第266章 製程路線之爭 (上)(1 / 2)

光刻機是晶圓生產線中最為核心的生產設備,發展曆程也是經過了數代的更迭。

如果以大規模商業性應用為標準線,大體上看,六十年代是接觸式光刻機、接近式光刻機的時代,到七十年代光刻機設備主流更新到了投影式光刻機,八十年代更新到步進式光刻機,九十年代更新到步進式掃描光刻機,新世紀初期浸入式光刻機大行其道。

二十一世紀之後,得益於華人科學家林本堅博士的光刻膠上方加水創意,忽然獲得大絕招的asml以侵入式光刻機一舉把日係光刻機廠商從雲端打入塵埃,隻用了不到幾年時間就壟斷了全球70%的光刻機市場。

由於光本質是波的緣故,在微觀物理世界波長越短的光精度就越高,換句話說光的波長越短,在晶圓上刻下的線就越細。

早期的摩爾定律是預言集成電路密度每年翻倍,直到1975年摩爾定律才改成未來人盡所知的每十八個月。

根據瑞利公式:cd=k1*(λ\/na),其中cd代表著曝光尺寸或者叫做光刻的最小尺寸,比如5.0微米、3.0微米什麼的,甚至直接代指晶圓生產線的技術標準,k1代表著幹擾降低光刻尺寸的綜合因素,比如光刻膠,比如車間環境供電電壓等等。

na代表著鏡頭的數值孔徑這玩意的學術描述比較複雜,簡單的說就是na值越大透光越多分辨率越高。

λ這玩意經過義務九年的都知道,代表著光的波長,在公式中波長越低光刻機的精度就越高。

因此實現摩爾定律的前提就是減小k1、λ的數值,搞大na的數值。

相比磨鏡頭這種比較坑爹見效很慢的耐心活,縮短光的波長就成了提升光刻機精度最為直接也最為優先的手段。

早期光刻機土鱉的很,基本都是從電影攝像機上改造出來的,曝光光源也比較奇葩從光譜紅外端到近紫外段用啥的都有,

不過隨著摩爾定律的生效,光源迅速從紅外端向紫外端移動,鏡頭也迅速超越了電影鏡頭所要求的精度,越來越專業加工越來越難。

時間到了八十年代,光刻機的主流光源開始使用高壓汞燈,其波長為365nm產業界管這玩意叫~ i-line。

九十年代初期,光刻機的精度進入到1.0微米以下之後,高壓汞燈所提供的356nm波長就顯得很大了,因此krf 激光器成了光刻機的主流光源,其產生的248 nm波長的光源足夠把晶圓生產線的線寬推進到納米時代。

九十年代中期,隨著晶圓生產線線寬的進一步降低,193nm波長的 duv 激光開始嶄露頭角,duv激光也是著名的arf準分子激光,包括治療近視眼手術在內的多種跨行業工程應用都使用這種激光,相關激光發生器和光學鏡片等技術都比較成熟。

在電子產業慶幸193nm光源由於應用範圍極廣導致研發成本降低的愉悅壓根就沒享受幾天,光刻光源的縮短之旅直接被卡在193nm無法進步。

從九十年代中期開始,直到梁遠偷渡之前,光刻機的光源一直維持在193nm已經接近二十年,可以說直到某人偷渡位麵那一刻,全球所有主流手機、電腦、平板、超級計算機、顯卡、路由器的主芯片仍舊是193nm光源光刻出來的,193nm光源成了人類信息時代超高速發展中第一塊頑固不變的基石。

自1975年摩爾定律或者叫做摩爾預言成熟起,全球半導體產業沿著摩爾博士給出的這條科技大路一路狂奔了二十多年,直到二十世紀的末期才撞上了一道無法突破的鐵壁~~193nm,光刻機光源在這個波長上卡了足有小二十年,英特在世紀之交被吐槽成牙膏廠隻是光刻機技術停步不前時消費領域產生的一線反應而已。

自九十年代中期開始,科學家和電子產業界提出了各種超越 193nm 的方案,其中包括 157nm激光,電子束投射(epl),離子投射(ipl)、euv(13.5nm)和 x 光,幾年的發展之後在世紀之交形成了幾大技術陣營。

157nm f2:每家大型光刻公司都在研究,但唯獨東洋尼康第一個推出了達到商用標準的產品。

157nm 光會被現有主流193nm機器所用的鏡片吸收,光刻膠也要重新研製,所以產線改造難度極大,幾乎是另起爐灶的重新再來,而157nm光源對 193nm的波長進步隻有不到 25%,研發投入產出比實在太低。

也不知道東洋是幸還是不幸,得益於其國民性的工匠精神死磕波長縮短的尼康屬實偉大,第一個解決了困擾世界十來年的光源波長問題。

但可惜的是,彼時華人科學家林本堅博士光刻膠上加水的創意已經把193光源的波長通過折射直接變成137nm未來更把193光源的線寬直接推進到了十納米以下,直接把尼康投入巨資所研發的技術毫無懸念的送回了老家。