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搓 euv 光刻機無疑是一項極具挑戰性、幾乎無法實現的任務。

極紫外線光刻機(extre ultraviolet,簡稱euv光刻機),是以波長為10~14奈米的極紫外光作為光源的光刻技術,可被應用於14奈米及以下的先進製程晶片的製造。

euv光刻機的原理是用波長只有頭髮直徑一萬分之一的極紫外光,在晶圓上“雕刻”出電路,從而製造出包含上百億個電晶體的晶片。其重要性不言而喻,例如華為的麒麟990系列晶片、蘋果手機的a14處理器(5奈米工藝)以及1處理器、三星的exynos9825處理器等都是用euv光刻機生產出來的,可以說7奈米以下的晶片,沒有euv光刻機很難製造出來。

光刻機的精度越高,能生產出的奈米尺寸越小、功能更強大的晶片。euv光刻機的解析度提升原理涉及公式: (其中r是整個系統的解析度,λ為系統的工作波長,na為物鏡的孔徑,k為工藝因子常數),這意味著euv光刻機的所有子系統都在圍繞降低工作波長、提升物鏡孔徑、壓制工藝因子常數等方面進行改進。

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然而,euv光刻機的製造面臨諸多挑戰,其有八大核心技術,分別是光源技術、微縮投影光學系統、euv多層膜技術、光學加工與檢測系統、掩模照明光學系統、反射式掩模技術、抗蝕劑技術、精密工件臺技術。

euv光刻機對光源要求較高,目前能滿足光刻裝置製造商要求的主要是鐳射等離子體光源(lpp)。極紫外多層膜技術是euv光刻機的核心技術之一,要求在較大面積上獲得高於60且均勻的反射率,且系統中所有多層膜的反射峰值波長匹配需在005n之內,這對多層膜的週期厚度重複誤差控制要求極高,達到了原子級。

euv光刻機的光學系統使用的是由帶有鍍膜的非球面鏡組成的離軸反射系統,其中的非球面鏡加工難度極大,其面型誤差必須小於025n,加工這種高精度鏡子需要超精密數控機床和高精度檢測裝置。我國在這方面面臨一定挑戰,不過也有一些好訊息,如北京博魯斯潘和長光所合作搞出了一定程度上打破國外壟斷的 ultr-700vg 超精密物鏡磨床;而asl最新的euv光刻機因蔡司高na孔徑非球面鏡難產而推遲交付,這或許為中國晶片產業追趕提供了機會。

在工件臺技術方面,euv光刻機的真空環境對如何散發大功率磁浮工件臺產生的熱量並避免對其他器件產生熱變形影響有很高要求,因為熱變形會改變投影系統光軸和測量系統光軸之間的距離,導致套刻精度降低,影響成品率。

光刻機的價格昂貴,通常在3000萬至5億美元不等。2022年5月20日報道,荷蘭阿斯麥公司(asl)正在製造的新款極紫外線(euv)光刻機,每臺售價約4億美元。

asl公司在euv光刻機領域佔據重要地位,掌握了大部分高階光刻機市場份額。不過,我國也在光刻機特別是euv光刻機方面不斷努力尋求突破。例如,上海光機所去年申請了lpp-euv光源的相關專利;華卓精科能做duv光刻機的超精密工件臺等。

光刻機技術的發展對於晶片製造至關重要,各廠商和研究機構都在不斷探索和創新,以推動晶片製造工藝的進步。同時,高數值孔徑(high-na)euv光刻機的出現是euv光刻技術向更高精度、更高效率邁進的必然結果,它能夠進一步提升光刻的解析度,為製造更小、更精密的晶片提供可能,儘管其研發和製造成本高昂。

臺積電今明兩年(2024~2025年)將接收超60臺euv光刻機,其投入將超4000億新臺幣(約89661億元人民幣)。而asl在2025年產能的規劃是20

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