众所周知,当芯片进入到7nm以后,在生产中必须需要用到一种设备,那就是EUV光刻机,也就是极紫外线光刻机。
目前全球仅有一家厂商能够生产EUV光刻机,那就是荷兰的ASML,所以全球的有实力的、想进入7nm或更低制程的芯片企业,都眼巴巴的盯着ASML,想要购买ASML的EUV光刻机。
那么问题就来了,为何EUV光刻机这么难生产,只有ASML能造,其它厂商都造不出来?
当然,要说清楚这个问题很复杂,但回到极紫外线光刻机本身来看,可以说就单单产生出极紫外线(EUV)这一个环节,就已经难倒了其它光刻机厂商了。
我们知道极紫外线是指波长为13.5纳米的光线,也正因为波长非常短,所以要通过特殊的方法来把它制造出来。
其实在2014年前,制造极紫外线光都是无法实现的,直到2014年有一家公司叫做Cymer,可以提供250W的稳定的二氧化碳激光,才有了大规模生产EUV的可能性,但这家公司在2012年就已经被ASML收购了。
现在,在ASML的EUV光刻机中,ASML先把高纯度的锡加热到熔化,再喷射到真空中形成一颗一颗的小锡珠。然后用激光照射这些锡珠(滴),使其变为粉饼状,产生更大的表面积。再用高功率的二氧化碳激光照射这些粉饼,就得到了高热等离子体,放射出极紫外线(EUV)了。
接下来要做的事情,就是把这个EUV收集起来,使其有方向性,成为一束光。这个过程中使用的是布拉格反射器,全称是Distributed Bragg Reflector(分布式布拉格反射器)。
它的作用是把四散的EUV光,收集成一束,按照设定的方向进行投射,在ASML的EUV光刻机中,布拉格反射器采用硅和钼作为主要原料,有超过40层介质层,每层的厚度只有不到4纳米(因为极紫外线的波长为13.5纳米)。
可以说,直到这里,才将极紫外线的完整的生产出来、并收集成一束光,可以用于后续的生产了,才开始进入后面的光刻机的正题。
前面这一步中,有三家厂商参与,这三家厂商是深度绑架的,一家是ASML,一家是德国Ditzingen的TRUMPF公司,它是目前唯一能够持续产生40千瓦功率的二氧化碳激光,最终得到200瓦的极紫外线的厂商,与ASML是深度捆绑的。
第三家公司是卡尔蔡司,它提供的是布拉格反射器,也是全球唯一一家能够实现对极紫外线进行控制的厂商,与ASML也是深度捆绑的。
所以说,别说EUV光刻机,光前面生产出极紫外线的过程,就已经难倒了市面上绝大部分厂商,更别说后面的光刻机了,所以这也是EUV光刻机目前只有ASML能生产的原因。
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