为什么说光刻机难以制作?

南嘉? 2024-05-17 06:20:51
最佳回答
你可以把光刻机想象成一台巨大的照相机,它的作用是把一套非常复杂、有着几十亿条线路的图像给拍摄到一张非常小的底片上。光刻机对晶圆的光刻是芯片生产中最复杂、最关键、耗时最长、成本最高的步骤,其原理图如下图所示,简单来说,你需要光源、被照射的物体【掩膜】、透镜、底片【晶圆】。先说光刻机的光源。现在最先进的光源是极紫外光光源,要知道这个光源可不是随便谁那个手电筒一照就算是光源了,而是要求这束光有很高的能量,并且还要求光源频率稳定、能量均匀、平行度高,等等,所以需要及其复杂的结构来产生、调整光源,产生的光需要经过光束矫正器、能量**、光束形状设置、遮光器等一系列的机构。下图就是光刻机里面最先进的能够产生极紫外光的光源了,其复杂程度可见一斑。再说光刻机的掩膜。这部分系统由掩膜版和掩膜台组成。掩膜版就是承载着芯片线路设计图的玻璃板,能够把这么复杂的电路给缩小到玻璃中,难度可想而知有多高。现在市场上的报价贵的要几十万美元。而掩膜台是安放掩膜版的地方,这可不是随便找个地方把掩膜版一放就行的。就好像人在拍照的时候不能乱动,不然很容易拍糊了一样,掩膜版的位置必须要十分精确。为了保证掩膜版的位置及其精确,需要一整套复杂的系统来控制它的运动,保证达到纳米级的精度。光刻机的透镜系统【实际上叫做物镜】所有搞摄影的人都知道,相机不贵,贵的是镜头。而为了保证成像的光能够在传播过程中不发生变形,光刻机的“镜头”可是个复杂的大家伙,是由世界上最顶级的光学仪器制造商蔡司负责设计制造的。下图就是光刻机的透镜系统,这庞大的体积、中间层层叠叠的镜片,是不是相比之下,什么“**”镜头都弱爆了?然后是量台和曝光台—这是放置晶圆的地方。这块地方也是需要精确的运动控制的,而且像asml生产的光刻机可以在一片晶圆曝光的时候,检测另一片晶圆,所以效率非常高。最后是减振器。因为光刻的过程,对光线的精度控制要在纳米级,所以工作台即便是最微小的振动对于光刻来说都是致命性的。因此整个光刻系统都是放置在一个减振器上,这个减振器可以把外界的振动降到最低。从上面的介绍可以看出,光刻的每一个步骤、每一个零件对于人类科技来说都是巨大的挑战,对光学、材料、控制、电子、机械、化学等等学科的要求都是极高的,而要把这所有的科学技术集中到这么一台机器上,其难度可想而知。如下图所示,就是asml的光刻机,这样的光刻机一台就要一亿美元,而且就是这么贵的价格还不是你想买就能买到的。所以说,光刻机的设计生产真的是难上加难,**在这方面的发展还远远赶不上世界先进水平,还需要继续努力! 20210311
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