(什么是光刻机)

光刻原理

近日,华为宣布由于收到制裁,芯片停产,而芯片制作工艺中一个不可缺少的就是光刻工艺。

光刻的原理是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶,再用光线(一般是紫外光、深紫外光、极紫外光)透过掩模照射在硅片表面,被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去被照射/未被照射的光刻胶, 就实现了电路图从掩模到硅片的转移。在光刻机内部结构中,激光器作为光源发射光线,物镜系统补偿各种光学误差,是光刻机的核心设备,也是光刻机造价昂贵的重要原因,光刻机物镜系统一般由 15~20 个直径为 200~300mm 的透镜组成。

什么是光刻机

光刻机又名掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等,是制造芯片的核心装备。它采用类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。光刻机的种类可分为:接触式曝光、接近式曝光、投影式曝光。

光刻机的工作原理是通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到硅片上。然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。

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、激光刻蚀等工序。光刻机的制造和维护需要高度的光学和电子工业基础,因此,世界上只有少数厂家掌握。

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,分辨率通常七纳米至几微米之间,高端光刻机号称世界上最精密的仪器,世界上已有1.2亿美金一台的光刻机。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,日本nikon和日本canon三大品牌为主。

光刻机原理

光刻机原理: 是利用光刻机发出的光通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光,光刻胶见光后会发生性质变化,从而使光罩上得图形复印到薄片上,从而使薄片具有电子线路图的作用。这就是光刻的作用,类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是电路图和其他电子元件。

光刻是集成电路最重要的加工工艺,他的作用,如同金工车间中车床的作用。光刻是制造芯片的最关键技术,在整个芯片制造工艺中,几乎每个工艺的实施,都离不开光刻的技术。

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。

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。

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。

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。

光刻机的主要性能指标有:支持基片的尺寸范围,分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。分辨率是对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制,所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面的限制。

光刻机是怎么工作的?一台光刻机一年能制造多少芯片?

光刻机发出的光用于通过带有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光。光刻电阻的特性在看到光后会发生变化,从而使掩模中的图形可以复制到薄片上,使薄片具有电子电路图的功能。这是光刻的功能,类似于照相机摄影。相机拍摄的照片打印在底片上,而照片不被记录,而是电路图和其他电子元件。根据网上资料显示,一台光刻机一天大约可以有效制造600块左右,一年就可以制造差不多21.9万块芯片。

光刻机为什么会如此的重要?

目前,无论是手机芯片、汽车芯片还是其他领域,包括军事、航空航天等应用,芯片都离不开光刻。现在世界上的芯片仍然是硅基芯片。经过近半个世纪的发展,芯片的关键尺寸逐渐缩小,从最初的电子管到晶体管,再到集成电路的发明。目前,我们仅有的技术是光刻技术。因此,如果没有光刻机,芯片就无法正常制造,目前也没有替代光刻机的产品。

一台光刻机有多难造?

光刻机的制造难度非常大,可以说一台光刻机用到的零部件全是各个国家最先进的技术产品。那我们就拿euv的光刻机举例,有几吨重的镜头,而且还要确保无杂质,拥有纳米级别的分辨率。如果镜头有任何缺陷都是不可接受的,而且镜头的曲率非常薄。第二个困难在于光源,这很难做到。还必须考虑通过每个镜头和光路的光的折射损失,并且可用于光刻的能量非常小。

中国能否自己造一台光刻机?

光刻机在全世界非常稀有,发达国家为了阻止中国发展,禁止出售光刻机到我们国家。但是,近几年我国的科学家和政府都在加大在光刻领域的研究,而且也取得了一些进展,也开始进行国产光刻机的制造。但是尽管我们国家这么努力,但对比asml的光刻机技术,可以说我们连门槛都还没有摸到。不过唯一值得庆幸的事是,国家已经注意到了光刻机的重要性,开始在资金,人才,政策方面给予了大力的扶持。我相信未来我国的光刻技术一定会实现弯道超车。

光刻机原理

光刻机原理是通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到晶圆上,最后形成芯片。

就好像原本一个空空如也的大脑,通过光刻技术把指令放进去,那这个大脑才可以运作,而电路图和其他电子元件就是芯片设计人员设计的指令。

光刻机就是把芯片制作所需要的线路与功能区做出来。简单来说芯片设计人员设计的线路与功能区“印进”晶圆之中,类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是电路图和其他电子元件。

光刻工艺的原理是什么?

光刻工艺是利用类似照相制版的原理,在半导体晶片表面的掩膜层上面刻蚀精细图形的表面加工技术。也就是使用可见光和紫外光线把电路图案投影“印刷”到覆有感光材料的硅晶片表面,再经过蚀刻工艺去除无用部分,所剩就是电路本身了。光刻工艺的流程中有制版、硅片氧化、涂胶、曝光、显影、腐蚀、去胶等。

光刻是制作半导体器件和集成电路的关键工艺。自20世纪60年代以来,都是用带有图形的掩膜覆盖在被加工的半导体芯片表面,制作出半导体器件的不同工作区。随着集成电路所包含的器件越来越多,要求单个器件尺寸及其间隔越来越小,所以常以光刻所能分辨的最小线条宽度来标志集成电路的工艺水平。国际上较先进的集成电路生产线是1微米线,即光刻的分辨线宽为1微米。日本两家公司成功地应用加速器所产生的同步辐射x射线进行投影式光刻,制成了线宽为0.1微米的微细布线,使光刻技术达到新的水平。

光刻机原理 进来看看

1、光刻机制作芯片的过程,基本和“冲印照片”一样。假设拍的是风景,胶片上会有曝光痕迹,先要在暗室里显影,让风景在胶片上显示出来。然后在红光下通过放大机,把胶片上的风景投射到相纸上,让相纸曝光。再通过相纸的显影、定影、烘干得到最终的照片。除了风景之外,“照片冲印”需要有胶片,有光源、放大机、相纸。

2、对光刻机来说,所谓“风景”就是设计好的集成电路图(ic),“胶片”就是一块石英板(光罩),用来记录集成电路图,“相纸”就是硅晶圆,“放大机”就相当于光刻机。

3、所不同的是,洗照片是放大,把小胶片放大到相纸上,光刻机是缩小,把电路图缩小到晶圆上。

4、在光刻机领域,有三家国际大牌:荷兰asml(艾斯摩尔),日本nikon(尼康),日本canon(佳能)。但高端光刻机市场,荷兰asml是无可争议的世界霸主,把第二名都甩得很远,因为技术难度太高、需要的投资太大,尼康、佳能已经放弃euv光刻机的研发。

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