ASML:中國舉國之力也造不出EUV光刻機,公開圖紙也沒人能造出

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ASML曾表示,中國舉國之力也造不出EUV光刻機,即便公開圖紙,也沒人能造出。

都知道造一臺EUV光刻機的難度很大,但是ASML居然如此囂張放言,即使有圖紙也造不出來,EUV極紫外光刻機真有這麼難嗎?

首先,什麼是光刻機?我們首先要知道,光刻機隻是造芯片的設備之一,制造芯片有六大設備,分別是擴散爐、蝕刻機、薄膜沉積設備、拋光機、清洗機、離子註入機。當然,擁有全套設備,也不一定能過造出高端芯片,就好像擁有頂級廚具,也不一定能過炒出頂級美食一樣,這還要看廚師的水平。

光刻機是這六大設備中最核心的設備之一,光刻技術就是利用光刻機發出的光通過具有圖形的光罩對塗有光刻膠的薄片曝光,光刻膠見光後會發生性質變化,從而使光罩上的圖形復印到薄片上,從而使薄片具有電子線路圖的作用。

它為什麼非常重要,就是因為隻有通過光刻機,把電路圖和其他電子元印在矽片上,才有制造出芯片的可能,一切光刻機的核心零件就是圍繞光源來的,所以根據光源的改進,光刻機一共可以分為5代。

所以不存在什麼7nm光刻機、5nm光刻機,一臺第四代193納米波長光刻機,既可以制造45nm芯片,也可以通過多重曝光制造7nm芯片。而最頂級的就是EUV光刻機。

極紫外光刻(EUVL)是用波長為 13.5 nm 的極 紫外輻射作為曝光光源的光刻技術。 由於曝光波長 顯著縮小,EUV 光刻使得實現更小的特征尺寸,並 同時具有中等的數值孔徑和顯著增加的焦深成為可能。

極紫外線光刻技術自 1999 年被國 際半導體 技術發展路線圖(ITRS) 確立為下一代光刻的首選技術以來,美、歐、日等國對此極為重視。

為瞭可以讓ASML打造出EUV極紫外光刻機,當時,英特爾和美國能源部牽頭,集合瞭當時還如日中天的摩托羅拉以及 AMD,以及享有盛譽的美國三大國傢實驗室:勞倫斯利弗莫爾實驗室,勞倫斯伯克利實驗室和桑迪亞國傢實驗室。

我們可以通過一組數據,來看美國集結歐洲國傢為瞭讓ASML打造出EUV光刻機究竟投入瞭多少,在美國,共有超過 50 個單位,包括國立實驗室、大學、公司、集成電路公司和協調機構參與瞭 EUVL 的研發工作。在歐洲,超過 35 個獨立的國傢 參與瞭 EUVL 研發項目。 與 EUVL 相關的研究項 目有 4 個,約 110 個研究單位參與。

而在將方案量產的階段,ASML可以獲取到全球各個國傢最頂級的設備、零件,我們要知道,工件臺和投影物鏡、光源並稱為光刻機的三大核心子系統。而ASML可以獲取到蔡司提供的最頂級的鏡片。一臺 EUV 光刻機重達 180 噸,超過 10 萬個零件,需要 40 個集裝箱運輸。

而在最後驗證階段,更是由全球頂級大學負責評估,2006 年,ASML 研制出的兩臺極紫外線光刻原型 機—“Alpha Demo Tool “安裝在瞭美國紐 約州 Albang 大學納米科學與工程學院(CSNE) 和 比利時 IMEC 微電子中心,由它們負責對樣機進行評估。

這也是為什麼,ASML放言說,即使公開圖紙,中國也造不出來的原因,因為中國不可能得到歐美的幫助,也不可能獲取到全球最頂級的設備零件,事實上和光刻機有關的零件,美國全部向中國斷供。

那中國真的就造不出來EUV光刻機嗎?並不是,隻不過速度要更慢,因為中國要造EUV光刻機,就要百分百國產化,才可以。

為此,光刻機光源由中科院光電研究院攻關、北京科益虹源負責產業轉化,光源要同時滿足 EUV 光刻膠對分辨率 和線寬粗糙度(LWR)的需求,光源的功率需要不斷提 高。根據中國自己的預測,功率>115 W 的光源可以確保塗有敏感 度為 5 mJ/cm2 光刻膠的矽片的產能>100 片/h,對於 敏感度達到 10 mJ/cm2 的光刻膠就需要 180 W 的光源 而敏感度高於 20 mJ/cm2 的光刻膠甚至需要 200 W 以 上的光源以滿足量產需求。

而工作臺則是華卓精科在攻關,全世界僅ASML掌握的雙工作臺技術,華卓精科已經掌握;投影物鏡、光源則是長春光機所在搞,極紫外光刻物鏡系統幾乎涵蓋瞭應用光學、加工檢測、光學薄膜等核心高端技術,在設計、評估等方面面臨諸多實際問題。

長春光機所成功研制瞭波像差優於0.75 nm RMS 的兩鏡EUV 光刻物鏡系統,構建瞭EUV 光刻曝光裝置,建立瞭較為完善的曝光光學系統關鍵技術研發平臺。其實自上世紀90年代起,長春光機所開始專註於EUV/X射線成像技術研究,可以說是和英特爾同時起步,長春光機所著重開展瞭EUV光源、超光滑拋光技術、EUV多層膜及相關EUV成像技術研究,形成瞭極紫外光學的應用技術基礎。

但是我們畢竟是單打獨鬥,是從零開始自己一步一步探索,所以,進度難免更慢。

中國的目標,是要在2030年造出EUV極紫外光刻機,這是一條非常困難的路,但是我們也要努力克服,爭取實現目標。

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  • 本文由 发表于 2022年1月15日
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