第九三九章 光刻機的現狀
八五年,機電部(如今的工Y部)45所研制成功分步光刻機樣機,中K院滬海光學精密機械研究所研制的“掃描式投影光刻機“通過鑒定,采用的都是436納米G線光源,制程工藝達到,認為均達到GCA生產的4800DSW水平,為國內大規模集成電路專用設備填補了一項空白,這是國內第一臺分步投影式光刻機,在這個時期,在分步光刻機上與國外的差距不超過七年。
八十年代,國內開始大規模引進外資,用市場換技術,用空間換時間,貿工技的路線擠壓了自主技術成長的空間,許多G企紛紛轉型,技術下馬、項目停滯、“造不如買,買不如租”的思想占據主流,其中也包括光刻機項目。
國內不少打著高科技旗號的公司沉迷在“貿易”和“加工”帶來的“快錢”里不可自拔。
雖然集成電路的研發和生產是重點扶持的科研項目,但G企和合資晶圓公司紛紛進口3英寸、4英寸晶圓及3μm、2μm制程工藝的半導體生產線,國產光刻機缺乏市場競爭的優勢,幾家半導體設備廠全部處于虧損狀態,沒有研發資金的持續投入,光刻機的研發和生產停滯不前。
光刻機經歷三十多年的快速發展,根據光刻機光源劃分,從六十年代的第一代g-line(436nm)光源、第二代i-line(365nm)光源的接觸式光刻機、接近式光刻機,到七十年代的第三代KrF(248nm)光源的步進式投影式光刻機,到八十年代的第四代ArF(193nm)光源的步進式掃描光刻機,設備性能不斷提高,推動集成電路按照摩爾定律快速發展。
BSEC中三家研究所的光刻機光源還是KrF(248nm),與尼康、GCA、佳能等主流光刻機生產公司采用的ArF(193nm),差了整整一大代……
這些年,通過曙光投資公司、香江曙光投資公司、美國曙光投資公司、滬海曙光東芝晶圓公司、蔡司曙光光學儀器公司、滬海國智半導體研究院和滬海曙光通訊技術研究院,早有謀劃的重生者收集和閱讀了國內外大批有關光刻機等半導體技術的書籍和信息,還閱讀了七十年代國內出版的《光刻掩膜板的制造》和《光致抗蝕劑的制造》等專業書籍,寫下二本讀書筆記和感悟,加上前世的知識積累,專業術語脫口而出,成了光刻機市場方面的“專家”。
中K院微電子研究中心副所長鄧國輝因九一年主持研發成功國內第一臺KrF準分子激光器,被遴選為學部委員,因各方面的原因,ArF準分子激光器的研發到如今還沒有立項。
中K院滬海光學精密機械研究所、工Y部45所和滬海光學精密機械廠共同研發的國內最先進的248nm掃描投影式光刻機,制程工藝只有1.5μm。
Nikon半導體設備公司如今批量生產8英寸晶圓和500nm制程工藝的光刻機,正在研制8英寸晶圓和350nm制程工藝的光刻機;其他國外主流光刻機公司批量生產6英寸晶圓和800nm制程工藝的光刻機,正在研制8英寸晶圓和500nm制程工藝的光刻機。
BSEC從4英寸晶圓到8英寸晶圓,還需要攻克5英寸、6英寸和8英寸晶圓三道技術關口,制程工藝從1.5μm到500nm,中間還有1μm、800nm和500nm三道關卡,趕上世界先進水平,任重道遠!
芯片制程工藝一般以0.7倍的速度減小,在單位面積芯片上晶體管數量以2倍的速度增加。
前世千禧年后,光刻機就被列入863重大科技攻關計劃,將工Y部原45所從事分步投影光刻機的研發團隊整體遷至滬海,與中K院滬海光學精密研究所和滬海光學精密機械廠合并,組建了滬海微電子裝配公司,承擔國產光刻機“十五”攻關項目。
光刻機的原理其實就像幻燈機一樣簡單,就是把光通過帶電路圖的掩膜投影到涂有光刻膠的晶圓上。
光刻機包括曝光系統(照明系統和投影物鏡系統)、工作臺掩膜版系統、自動對準系統和整機軟件系統等。
主要部件包括光源、光學系統(鏡頭)和工作臺(托盤和底座)。
光源是基本配置,需要提供某個波段光的能量,而且還要極端穩定。
通過各種鏡頭把光控制在幾平方厘米的一個長方形內,叫field。