激光器:也就是光源,光刻机核心设备之一 。
光束矫正器:矫正光束入射方向,让激光束尽量平行 。
能量控制器:控制最终照射到硅片上的能量 , 曝光不足或过足都会严重影响成像质量 。
光束形状设置:设置光束为圆型、环型等不同形状,不同的光束状态有不同的光学特性 。
遮光器:在不需要曝光的时候,阻止光束照射到硅片 。
能量探测器:检测光束最终入射能量是否符合曝光要求 , 并反馈给能量控制器进行调整 。
掩模版:一块在内部刻着线路设计图的玻璃板,贵的要数十万美元 。
掩膜台:承载掩模版运动的设备 , 运动控制精度是nm级的 。
物镜:物镜由20多块镜片组成 , 主要作用是把掩膜板上的电路图按比例缩小 , 再被激光映射的硅片上,并且物镜还要补偿各种光学误差 。技术难度就在于物镜的设计难度大 , 精度的要求高 。
硅片:用硅晶制成的圆片 。硅片有多种尺寸,尺寸越大,产率越高 。题外话,由于硅片是圆的,所以需要在硅片上剪一个缺口来确认硅片的坐标系,根据缺口的形状不同分为两种,分别叫flat、notch 。
内部封闭框架、减振器:将工作台与外部环境隔离,保持水平 , 减少外界振动干扰 , 并维持稳定的温度、压力 。
为何荷兰能诞生全球最顶尖的光刻机厂商?
荷兰的光刻机技术强大主要靠ASML , ASML成立于1984年 , 由飞利浦与先进半导体材料国际(ASML)合资成立,总部位于荷兰的费尔德霍芬 。1995年,ASML收购了菲利普持有的股份,称为完全独立的公司 。
目前全球只有一家企业在光刻机市场上占据了80%的份额,就是处于荷兰的ASML,旗下所研发的EUV光刻机曾售价高达1亿美元一台,而且还不一定有货 。皆因每台光刻机的装配大约需要50000个零件左右 。国际上著名的芯片制造商如Intel、台积电、三星都是它名下的股东 。
阿斯麦公司ASML Holding NV创立于1984年,是从飞利浦独立出来的一个半导体设备制造商 。前称ASM Lithography Holding N.V.,于2001年改为现用名,总部位于荷兰费尔德霍芬,全职雇员12,168人,是一家半导体设备设计、制造及销售公司 。
接下来我们 , 走进ASML光刻机工厂
看看世界上最贵精密仪器出厂地
光刻机制造难度有多大?
而ASML之所以能够做到全球光刻机的霸主地位,我觉得主要有几下几个原因 。
强大的研发投入
光刻机是一个高精尖的技术,其技术难度是全球公认的,如果没有持续强大的研发投入根本不可能到技术领先 。ASML从成立至今,对于研发的投入都非常大,比如2019年ASML的销售额大概是21亿欧元,而研发费用支出就达到了4.8亿欧元,研发费用占营收的比例达到22.8%,这个比例是非常高的,正因为有大量资金的投入,所以ASML在关键技术领域一直处于领先地位 。
从1991年PAS 5000光刻机面市取得巨大成功开始,再到2000-2001年具有双工作台、浸没式光刻技术的Twinscan XT、Twinscan NXT系列研制成功,到强大的研发投入让ASML的技术一直处于全球领先 。
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美国以及欧盟的支持
虽然ASML是一家荷兰公司,但他背后却有着欧盟以及美国的力量,多关键技术都由美国以及欧盟国家提供 。比如德国先进的机械工艺以及世界级的蔡司镜头,再加上美国提供的光源,这就使得ASML公司在光科技术方面飞速发展,几乎到达了无人能敌的境地 。
因为背后有美国的力量,所以ASML一直以来都禁止向中国出口高端光刻机,直到2018年这一情况才有所转机 , 2018年ASML同意向中国出口两台7纳米的高端光刻机,预计2019年交货 。而ASML之所以一反常态同意向中国出口高端光刻机,一方面是因为中国在光刻机的一些关键技术上已经取得了突破,另一方面是中国访问团访问荷兰的时候,给荷兰带去了巨大的订单 。
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