第50章 手搓 EUV 光刻机的可行性

论文珍宝阁 五车五 1971 字 2个月前

光刻机技术的发展对于芯片制造至关重要,各厂商和研究机构都在不断探索和创新,以推动芯片制造工艺的进步。同时,高数值孔径(high-NA)EUV光刻机的出现是EUV光刻技术向更高精度、更高效率迈进的必然结果,它能够进一步提升光刻的分辨率,为制造更小、更精密的芯片提供可能,尽管其研发和制造成本高昂。

台积电今明两年(2024~2025年)将接收超60台EUV光刻机,其投入将超4000亿新台币(约896.61亿元人民币)。而ASML在2025年产能的规划是20台 high-NA EUV光刻机、90台EUV光刻机和600台DUV光刻机。并且,台积电最快可能在2028年推出的A14P制程中引入high-NA EUV光刻技术,目前仍在评估其应用于未来制程节点的成本效益与可扩展性。另外,英特尔CEO在近日的财报电话会议上宣布已成功接收全球第二台价值3.83亿美元的high-NA EUV光刻机,该设备即将进入英特尔位于美国俄勒冈州的晶圆厂,预计将支持公司新一代更强大的计算机芯片的生产。此前,英特尔已于2023年12月接收了全球首台high-NA EUV光刻机,并在俄勒冈州晶圆厂完成了组装。

手搓 EUV 光刻机面临着诸多巨大的难点和挑战,主要包括以下方面:

1. 极紫外光源的产生:EUV 光刻机需要产生波长为 13.5 纳米的极紫外光,这需要极其精密的激光等离子体技术。该过程不仅能耗大,而且要保持高度稳定和可控,难度极大。

2. 光学系统的精度要求:光线需要经过一系列反射、聚束和投射等操作,这要求光学元件具有极高的精度和低散射特性,例如能够达到光刻机要求的多层膜反射镜,目前只有德国老牌镜头制造厂家蔡司能够拿出来,以实现 EUV 波段的高反效率。此外,还需应用表面处理技术来降低反射和吸收等损失,确保最大程度地捕捉和利用极紫外光的能量。

3. 真空环境的要求:由于极紫外光在大气中会被吸收和散射,光刻机必须在真空环境中工作,这增加了系统的复杂度,也对系统稳定性和材料性能提出了严苛要求。

4. 材料耐久性和涂层技术:极紫外光的能量较高,会对光刻机的光学元件和感光材料等组件产生损害,因此需要开发和应用耐久性高的材料和涂层技术。

5. 光刻胶的研发:EUV 光刻胶需要具备良好的稳定性和可靠性,以避免产生任何不良反应或副作用。目前芯片生产所用的光刻胶,高纯化学品多数是日本的专利产品,这些原料要求极高的精度和纯度。

6. 复杂的系统集成:EUV 光刻机是一个极其复杂的系统,涉及众多高精密的组件和子系统,需要将它们高度集成并协同工作,对系统设计、制造和调试的要求非常高。

7. 技术和资金投入:其研发需要大量的资金、顶尖的科研团队以及长期的技术积累和持续投入。

8. 产业链的支持:光刻机的制造涉及多个领域的供应商和合作伙伴,需要完整且强大的产业链支持,包括光源、光学元件、控制系统、真空设备等各个方面。