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第266章 制程路线之争 上

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    光刻机是晶圆生产线中最为核心的生产设备,发展历程也是经过了数代的更迭。ranw?enw?w?w?.?r?a?n?w?e?n?a`com
  
      如果以大规模商业性应用为标准线,大体上看,六十年代是接触式光刻机、接近式光刻机的时代,到七十年代光刻机设备主流更新到了投影式光刻机,八十年代更新到步进式光刻机,九十年代更新到步进式扫描光刻机,新世纪初期浸入式光刻机大行其道。
  
      二十一世纪之后,得益于华人科学家林本坚博士的光刻胶上方加水创意,忽然获得大绝招的asml以侵入式光刻机一举把日系光刻机厂商从云端打入尘埃,只用了不到几年时间就垄断了全球70%的光刻机市场。
  
      由于光本质是波的缘故,在微观物理世界波长越短的光精度就越高,换句话说光的波长越短,在晶圆上刻下的线就越细。
  
      早期的摩尔定律是预言集成电路密度每年翻倍,直到1975年摩尔定律才改成未来人尽所知的每十八个月。
  
      根据瑞利公式:cd=k1*(λ/na),其中cd代表着曝光尺寸或者叫做光刻的最小尺寸,比如5.0微米、3.0微米什么的,甚至直接代指晶圆生产线的技术标准,k1代表着干扰降低光刻尺寸的综合因素,比如光刻胶,比如车间环境供电电压等等。
  
      na代表着镜头的数值孔径这玩意的学术描述比较复杂,简单的说就是na值越大透光越多分辨率越高。
  
      λ这玩意经过义务九年的都知道,代表着光的波长,在公式中波长越低光刻机的精度就越高。
  
      因此实现摩尔定律的前提就是减小k1、λ的数值,搞大na的数值。
  
      相比磨镜头这种比较坑爹见效很慢的耐心活,缩短光的波长就成了提升光刻机精度最为直接也最为优先的手段。
  
      早期光刻机土鳖的很,基本都是从电影摄像机上改造出来的,曝光光源也比较奇葩从光谱红外端到近紫外段用啥的都有,
  
      不过随着摩尔定律的生效,光源迅速从红外端向紫外端移动,镜头也迅速超越了电影镜头所要求的精度,越来越专业加工越来越难。
  
      时间到了八十年代,光刻机的主流光源开始使用高压汞灯,其波长为365nm产业界管这玩意叫~i-line。
  
      九十年代初期,光刻机的精度进入到1.0微米以下之后,高压汞灯所提供的356nm波长就显得很大了,因此krf激光器成了光刻机的主流光源,其产生的248nm波长的光源足够把晶圆生产线的线宽推进到纳米时代。
  
      九十年代中期,随着晶圆生产线线宽的进一步降低,193nm波长的duv激光开始崭露头角,duv激光也是著名的arf准分子激光,包括治疗近视眼手术在内的多种跨行业工程应用都使用这种激光,相关激光发生器和光学镜片等技术都比较成熟。
  
      在电子产业庆幸193nm光源由于应用范围极广导致研发成本降低的愉悦压根就没享受几天,光刻光源的缩短之旅直接被卡在193nm无法进步。
  
      从九十年代中期开始,直到梁远偷渡之前,光刻机的光源一直维持在193nm已经接近二十年,可以说直到某人偷渡位面那一刻,全球所有主流手机、电脑、平板、超级计算机、显卡、路由器的主芯片仍旧是193nm光源光刻出来的,193nm光源成了人类信息时代超高速发展中第一块顽固不变的基石。
  
      自1975年摩尔定律或者叫做摩尔预言成熟起,全球半导体产业沿着摩尔博士给出的这条科技大路一路狂奔了二十多年,直到二十世纪的末期才撞上了一道无法突破的铁壁~~193nm,光刻机光源在这个波长上卡了足有小二十年,英特在世纪之交被吐槽成牙膏厂只是光刻机技术停步不前时消费领域产生的一线反应而已。
  
      自九十年代中期开始,科学家和电子产业界提出了各种超越193nm的方案,其中包括157nm激光,电子束投射(epl),离子投射(ipl)、euv(13.5nm)和x光,几年的发展之后在世纪之交形成了几大技术阵营。
  
      157nmf2:每家大型光刻公司都在研究,但唯独东洋尼康第一个推出了达到商用标准的产品。
  
      157nm光会被现有主流193nm机器所用的镜片吸收,光刻胶也要重新研制,所以产线改造难度极大,几乎是另起炉灶的重新再来,而157nm光源对193nm的波长进步只有不到25%,研发投入产出比实在太低。
  
      也不知道东洋是幸还是不幸,得益于其国民性的工匠精神死磕波长缩短的尼康属实伟大,第一个解决了困扰世界十来年的光源波长问题。
  
      但可惜的是,彼时华人科学家林本坚博士光刻胶上加水的创意已经把193光源的波长通过折射直接变成137nm未来更把193光源的线宽直接推进到了十纳米以下,直接把尼康投入巨资所研发的技术毫无悬念的送回了老家。
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