最近在网络上一个自制光刻机的视频火了,视频中的学生目前还是大连理工大学本科在读,却凭借着一张图纸在家里制作出了一台光刻机,并且使用自己制造的光刻机成功刻了孔径。在视频里我们可以看到这位学生制作光刻机的全程都是在一个书桌上进行的,数学演算也只有一块白板,各种材料基本都在地上堆着。看了这位学生自制光刻机的视频后有人觉得光刻机的制造难度仿佛也不难,实际上并非如此。
今年可以说是国产芯片制造业的生死时刻了,受贸易战影响,美国继续打压华为,根据美国相关法令要求,所有美国的技术和其他设备只要提供给华为使用就必须经过美国政府的同意,显然美国政府是不可能同意的。除了不允许本国的企业给华为提供技术之外,美国还试图设法阻止其他国家的企业给华为提供服务。
不了解科技圈的朋友可能不知道光刻机的重要性,在芯片的制造过程中,要经过湿洗、光刻和电镀处理等十余道程序,整个过程中需要进行数十次光刻,占整个生产过程的一半,成本也占到了三分之一。我国也在不断的自主研发光刻机,但是精度也只达不到要求。拿上海微电子来说,其研制了十余年,精度也只能达到90纳米左右,而华为需要的是7纳米和5纳米级别的光刻机,目前全球只有荷兰阿斯麦公司的EUV光刻机才能够达到。
自主研发光刻机面临着投入周期长、争夺市场难度高等问题,到时最大的问题还是技术壁垒。前面提到的阿斯麦公司其实并不是自己在生产光刻机,而是集合了数百家世界顶尖公司的优势技术。一台光科技有数万个零件,阿斯麦的光刻机零件都是掌握相关最高技术的企业在为他们生产。简单来说,如果有设备、有材料、有图纸,我们自主研发出光刻机并不困难,困难的是如何在国外的技术封锁下让世界各领域掌握最高技术的公司为我们供应零件。换句话说,如果我们想要完全地自主研发高精度光刻机,就必须同时掌握与光刻机制造流程相关的各个环节的最高技术以及所需要的各个零件制造方面的最高技术,难度可想而知。
光刻机移动精度要在雕刻的过程中,晶圆需要被快速移动,每次移动10厘米来控制。
这种误差级别相当于眨眼之间端着一盘菜从北京天安门冲到上海外滩,恰好踩到预定的脚印上,菜还保持端平不能洒。
这种方法也叫视频图像处理对准技术,是指在光刻套刻的过程中,掩模图样与硅片基板之间基本上只存在相对旋转和平移,充分利用这一有利条件,结合机器视觉映射技术,利用相机采集掩模图样与硅片基板的对位标记信号。
此种方法看上去虽然与双目显微镜对准有些类似,但是实质其实有所不同,场像处理对准技术是通过CCDS摄像对两个对位标记图像进行采集,滤波,特征提取等处理,最后通过图像处理单元,进行精确定位和匹配参数计算。
光刻对准技术由最初的明场和暗场对准发展到后来的干涉全息或外差干涉全息对准,混合匹配,由粗略到精细对准技术等,对准精度也由原来的微米级提高到纳米级,极大促进了集成电路制造业的发展。
目前的高精度光刻设备主要采用的对准方式,可以分为光栅衍射空间滤波和场像处理对准技术。
光刻机(Mask Aligner) 又名:掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻,所以叫 Mask Alignment System.
一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。
Photolithography(光刻) 意思是用光来制作一个图形(工艺);
在硅片表面匀胶,然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。
中国有自己的光刻机,由中国科学院光电技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收,这是世界上首台用紫外光实现了22nm分辨率的超分辨光刻装备,为纳米光学加工提供了全新的解决途径。
在光电所的努力下,中国的光刻机研制跳出了缩小波长、增大数值口径来提高分辨力的老路子,为突破22nm甚至10nm光刻节点提供了一种全新的技术,也为超分辨光刻装备提供了理论基础。
扩展资料:
利用超分辨光刻装备,项目组为航天科技集团第八研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所、电子科技大学、四川大学华西二院、重庆大学等多家单位制备了一系列纳米功能器件。
包括大口径薄膜镜、超导纳米线单光子探测器、切伦科夫辐射器件、生化传感芯片、超表面成像器件等,验证了超分辨光刻装备纳米功能器件加工能力,已达到实用化水平。
参考资料来源:光明网——我国新一代超分辨光刻机通过验收
光刻机是制造微机电、光电、二极体大规模集成电路的关键设备。其分为两种,一种是模板与图样大小一致的contact aligner,曝光时模板紧贴晶圆;另一种是利用类似投影机原理的stepper,获得比模板更小的曝光图样。高端光刻机被称为“现代光学工业之花”,制造难度很大,全世界只有少数几家公司能制造。
光刻机的品牌众多,根据采用不同技术路线的可以归纳成如下几类:
高端的投影式光刻机可分为步进投影和扫描投影光刻机两种,分辨率通常在十几纳米至几微米之间,高端光刻机号称世界上最精密的仪器,世界上已有7000万美金的光刻机。高端光刻机堪称现代光学工业之花,其制造难度之大,全世界只有少数几家公司能够制造。国外品牌主要以荷兰ASML(镜头来自德国),日本Nikon(intel曾经购买过Nikon的高端光刻机)和日本Canon三大品牌为主。
位于我国上海的SMEE已研制出具有自主知识产权的投影式中端光刻机,形成产品系列初步实现海内外销售。正在进行其他各系列产品的研发制作工作。
生产线和研发用的低端光刻机为接近、接触式光刻机,分辨率通常在数微米以上。主要有德国SUSS、美国MYCRO NXQ4006、以及中国品牌。
光刻机一般根据操作的简便性分为三种,手动、半自动、全自动
A 手动:指的是对准的调节方式,是通过手调旋钮改变它的X轴,Y轴和thita角度来完成对准,对准精度可想而知不高了;
B 半自动:指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐;
C 自动: 指的是 从基板的上载下载,曝光时长和循环都是通过程序控制,自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。
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