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                              來源: | 作者:goodprecise | 發布時間: 2020-02-25 | 2585 次瀏覽 | 分享到:

                              2018年5月,中芯國際(SMIC)訂購了一套極紫外光刻(EUV)設備,該設備來自荷蘭芯片設備制造商ASML,價值1.2億美元。
                              長江存儲的首臺光刻機同樣來自ASML,為193nm浸潤式光刻機,售價7200萬美元,用于14 nm-20 nm工藝。
                              11月29日,中國科學院光電技術研究所研制的“超分辨光刻裝備”通過驗收,新華網發布新聞并受到各媒體轉載,備受業界關注,同時引發了討論。
                              近乎同期,ASML供應商廠房發生火災, 2019年初ASML光刻機出貨恐受影響。
                              光刻機伴隨著2018年,同時,貴、重要、技術難攻、ASML是圍繞著他的關鍵詞。作為貫穿2018年的關注熱點,多次引發討論。


                              光刻機原理
                              光刻機根據用途的不同,可以分為用于生產芯片、用于封裝和用于LED制造。
                              按照光源和發展前后,依次可分為紫外光源(UV)、深紫外光源(DUV)、極紫外光源(EUV),光源的波長影響光刻機的工藝。光刻機可分為接觸式光刻、直寫式光刻、投影式光刻。
                              接近或接觸式光刻通過無限靠近,復制掩模板上的圖案;直寫式光刻是將光束聚焦為一點,通過運動工件臺或鏡頭掃描實現任意圖形加工。投影式光刻光刻因其高效率、無損傷的優點,是集成電路主流光刻技術。
                              實際上,我們可以將投影式光刻想象為膠片攝影。膠片攝影是通過按下快門,光線通過鏡頭投射到膠卷上并曝光。之后通過“洗照片”,即將膠卷在顯影液中浸泡,得到圖像。
                              光刻機光刻的工作原理也是類似,如下圖所示,光源通過掩膜版照射到附有一層光刻膠薄膜的基片表面,引起曝光區域的光刻膠發生化學反應,再通過顯影技術溶解去除曝光區域或未曝光區域的光刻膠(前者稱正性光刻膠,后者稱負性光刻膠),使掩膜版上的圖形被復制到光刻膠薄膜上,最后通過刻蝕技術將圖形轉移到基片上。




                              光刻機發展
                              據美國數據分析機構TIN在2018年2月數據,2017年ASML在全球半導體光刻設備廠中以85%的市占率穩居龍頭,在其后是日本廠商尼康(Nikon )的10.3%、佳能 ( Canon ) 的4.3%,ASML連續16年穩居市場第一。
                              前文介紹了光刻機分為紫外光源(UV)、深紫外光源(DUV)、極紫外光源(EUV)。按照發展軌跡,最早的光刻機光源即為汞燈產生的紫外光源(UV)。之后行業領域內采用準分子激光的深紫外光源(DUV),將波長進一步縮小到ArF的193 nm。由于遇到了技術發展障礙,ArF加浸入技術成為主流。
                              浸入技術是指讓鏡頭和硅片之間的空間浸泡于液體之中。由于液體的折射率大于1,使得激光的實際波長會大幅度縮小。目前主流采用的純凈水的折射率為1.44,所以ArF加浸入技術實際等效的波長為193 nm/1.44=134 nm。從而實現更高的分辨率。由于157 nm波長的光線不能穿透純凈水,無法和浸入技術結合。因此,準分子激光光源只發展到了ArF。


                              國內光刻機產業進展


                              在光刻機領域,荷蘭ASML可謂遙遙領先。對于光刻技術,我國也非常重視。自20世紀90年代起,長春光機所開始專注于EUV/X射線成像技術研究,著重開展了EUV光源、超光滑拋光技術、EUV多層膜及相關EUV成像技術研究,形成了極紫外光學的應用技術基礎。2017年,“極紫外(EUV)光刻關鍵技術研究”項目在中國科學院長春光學精密機械與物理研究所通過驗收。
                              而近期廣為傳播的中國科學院光電技術研究所研制的“超分辨光刻裝備”則可應用在小批量、小視場(幾平方毫米)、工藝層少且套刻精度低、低成品率、小基片尺寸(4英寸以下)且產率低(每小時幾片)的一些特殊納米器件加工。但是在看到其線寬分辨率優勢的同時,同樣需要看到與主流商用的ArF浸沒式投影光刻機相比,其在視場、成品率、套刻精度及產率上的不同,工業之路仍有較長一段路要走。
                              我國上海微電子裝備(集團)股份有限公司(簡稱SMEE)是中國國內技術最領先的光刻機研制生產單位。根據其官網顯示,目前產品有600系列光刻機主要用于 IC前道制造;500系列光刻機主要用于IC后道先進封裝;300系列光刻機主要用于 LED、MEMS、Power Devices制造;200系列光刻機主要用于 TFT曝光。

                              從技術進展層面上來說,ASML新出的EUV光刻機可用于試產7 nm制程,SMEE已量產的光刻機中性能最好的是能用來加工90 nm芯片的SSA600/20光刻機。


                              深圳譜瑞賽思商貿有限公司


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