作者:二马路的冰
排版:Kerry
出品:SOlab
深度好文,2101字=6分钟阅读
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近几天,有媒体传闻称,我国第一台28nm光刻机破冰成功,这是真的吗?且看芯光社特邀专家的解读。
先进光刻机的重要性毋庸多言,其制造难度也毋庸多言,比如,一个令人疑惑的问题是:中国连“两弹一星”都可以造出来,却为什么造不出先进光刻机呢?
先进光刻机的现状
当前,第四代光刻机,即193nm步进扫描投影光刻机,由ASML(荷)、尼康(日)和佳能(日)三家把持。第五代光刻机,即EUV步进扫描投影光刻机,ASML一家独大。第四代光刻机已经广泛应用于14/10nm芯片的量产,第一代7nm芯片的量产也是采用第四代光刻机。只是,到了第二代7nm芯片,第四代光刻机才被第五代光刻机所取代。到了5nm技术节点,第五代光刻机才开始一骑绝尘。
快速科普一下先进光刻机技术。
我们来看一下193nm步进扫描投影光刻机的各大分系统。先进光刻机的系统包括193nm激光光源、照明系统、投影物镜系统、精密工件台等,如下图所示。
第四代光刻机的各大分系统。图片来源:ASML官网,芯光社整理
那么,28nm光刻机到底指的是什么呢?
从物理学公式来说,第四代光刻机,即193nm步进扫描投影光刻机的单次光刻理论极限分辨率为38nm。考虑到人类所能达到的制造精度,实际上,其单次光刻的实际极限分辨率为40nm。“28nm光刻机”属于第四代光刻机,实际上只是一个俗称,并不严格,只是大家都这么称呼,久而久之,就变成真的了。因此,本文就当真了。
2002年,为了提高第四代光刻机的单次光刻分辨率,中国台积电公司原副总裁林本坚博士提出了水浸没式193nm步进扫描投影光刻机的概念。其基本原理是在193nm步进扫描投影光刻机物镜投影系统的最后一块镜片和待光刻的硅片之间注满去离子水,从而提高光刻机的数值孔径,真正实现了单次光刻40nm的分辨率。时至今日,ASML的主力机型TWINSCAN NXT:2050i 数值孔径达到1.35,产率达到295片/小时,广泛应用于各大芯片制造商,当然,也包括中芯国际。
水浸没式193nm步进扫描投影光刻机原理
国内先进光刻机技术现状
上海微电子装备(集团)股份有限公司(简称SMEE)成立于2002年3月,是国内唯一从事研发、生产以及销售先进光刻机的厂家,排名全球第四。依照SMEE官网,SMEE的先进光刻机水平如下图所示。
SMEE今天的官网,一如既往。
从公开渠道可以得知,SMEE的193nm步进扫描投影光刻机于2007年面世,迄今为止,尚未在中国大陆芯片龙头大厂(比如中芯国际、上海华力)的前道工艺中获得量产应用。其技术水平达到了90nm节点。值得注意的是,这个90nm节点是货真价实,其单次光刻分辨率真的是90nm。
2021年6月开始,各大媒体不断报道,SMEE研发的28nm光刻机即将面世。最先的报道是2021年第4季度研制成功,并且宣称其型号为SSA800/10W,随后被证明是假消息。传闻中的SSA800/10W的照明系统和投影物镜由北京国望光学制造,双工件台由华卓精科制造去离子水浸液系统由浙江启尔机电制造,193nm激光光源由北京科益虹源制造。
SMEE “SEMICON China 2020” 国际半导体展会
这几天,部分媒体报道,SMEE研发的28nm光刻机已经面世。实际情况如何呢?请看一下凤凰网的标题为“国产浸没式光刻机关键子系统产业化获新突破”的转载报道。
凤凰新闻转载的消息。
经芯光社特邀专家综合多方渠道信息,今天为止,没有任何官方信息表明,SMEE研发的28nm光刻机已经面世。部分媒体所报道的内容大概率又是不确切的。实际情况应该是:去离子水浸液系统近期取得了新的进展,去离子水控温精度达到了±0.001度。业内人士指出,超洁净流控系统控温精度达到如此精密的水平,这是非常显著的进展了,将极大有利于精密控制光刻过程中去离子水的折射率变化,实现对投影物镜系统像差的精密控制,从而提高光刻质量。
图源:上海微电子
28nm光刻机破冰还需要一段时间,28nm光刻机进入量产应用又需要另外一段时间,28nm光刻机升级到14/7nm技术水平还需要另外一段时间。让我们一起祝福等待吧。
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(芯光社原创文章,未经允许,严禁转载)
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