当北方的清晨亮起第一抹阳光,长春光机所地下实验室里,一场激动人心的实验,也终于开始了。
激光发生器开始预热,这是全套光刻机台中最核心的部件之一,由中科光电院设计制造。
激光光源射出后,首先会进入光束矫正器,矫正器共有三组,调整光束入射方向,让激光束尽量保持平行。
调整完毕的平行激光,会进入能量控制器。
顾名思义,能量控制器是调节激光功率的存在,控制最终照射到硅片上的能量大小。
像芯片这样的高精密制造业,无论曝光不足或者过足,都会严重影响出片质量,所以能量必须收到严格的控制。
能量控制器之后,是光束形状设置器,它可以设置光束形态,呈圆型,环型,散射型等等不同的形状,而不同形态的激光,又有着不同的光学特性。
光束形状设置器尾部,还有一组遮光器,在不需要曝光的时候,遮光器会把光束拦下来,防止光束照射到硅片上。
再然后是能量探测器,这个东西主要是检测光束功率的,它无法单独使用,而是将检测信号回馈给能量控制器,配合能量控制器进行功率调整。
调整完毕的激光束,会穿过掩模版,进入物镜。
掩膜版也叫光罩,简单来说呢,它就是一块内部刻着线路设计图的玻璃板,给硅片曝光用的,你想要什么样的半导体设计线路,就定制什么样的掩膜版。
掩膜版的价格和精度成正比,国内海凸版,无锡华润,中微,深圳清逸,路维,十三所,五十五所,自动化所等等,都可以做这个东西。
目前,华夏已经把基础型掩膜版价格,砸成了白菜价,帝都微电子所的2um光刻板,只要一千两百块,南京55所的一千一百块,精度1um的板子五千块,无锡华润略贵,两千块起步,但板子做的确实漂亮。
而要是精度达到纳米级别的板子,那可就相当昂贵了,根据业内小道消息,苹果公司给旗下m1型处理器定制的掩膜版,造价高达上百万美元。
掩膜版下方,是一种名为掩膜台的机械装置,它的作用是承载掩模版进行运动,控制精度为纳米级,为了达到苛刻的精确控制要求,长春光机所从昆仑集团采购了高精度极光电机。
在这套机台上,其实有很多技术和产品,都是来自昆仑集团,但最重要的部分,必须是掩膜台下方,巨大而又极端精密的物镜。
物镜由三十多块镜片组成,主要作用是把掩膜版上的电路图,按照比例缩小,再用激光映射的硅晶圆上,并且物镜还要主动补偿各种光学误差,控制曝光精度。
可以毫不夸张的说,物镜就是光刻机的心脏,如果物镜技术过关,哪怕掩膜技术差一点,光源功率弱一些,最终也能得到不错的结果。
但如果物镜技术不行,其他所有子系统就算造的再好,也没有任何作用。
毕竟光刻机的本质,是一套光学系统。
很多不了解半导体行业的同学,往往对其有所误解,真正的芯片制造流程,是激光透过物镜在硅片上曝光出来的,而不是用机器物理雕刻出来的。
高原目光扫过硕大的物镜时候,嘴角轻轻扬起一抹弧度,信心满满。
这套物镜来自系统那大猪蹄子的馈赠,绝不是把三十多片打磨好的玻璃拼接起来那么简单,除了精度,它还有着强大的功率补偿机制,容错机制。
也就是说,激光通过物镜后,功率可以得到一定程度提升,精度方面,则可以做到无限接近完美的程度。
总之就是很牛逼很强大的意思,开了外挂的物镜,效果杠杠的。
物镜下面,就是测量台和曝光台了,老式光刻机需要先测量,再曝光,而这种双工作台系统,则可以实现一片硅片曝光同时,对另一片硅片进行测量和校准,工作效率提高一倍以上。
目前世界上,只有荷兰asml掌握双工作台技术,长春这个机台如果量产的话,将是世界第二名。
整套机台最底部,是内部封闭框架和减振器,它们负责将工作台与外部环境隔离,保持水平,减少外界振动干扰,并维持恒定的温度和压力。
这一点极其重要,毕竟是制造高精密芯片,哪怕最微小的震动,一粒尘埃,或者空气温度和湿度的差别,都有可能导致硅片曝光失败,或者前后两批芯片的性能不一致。
一台完整的光刻机,大体就是这样了。
听上去简单,其实却是人类历史上最复杂最精密的机台,没有之一。
放眼全球,能做到紫外的,只有asml,佳能,尼康三家,而能做到极紫外的,则只有荷兰asml,其余所有竞争对手,全部惨遭淘汰,消失在历史的长河中。
“开始!”
长春光机所的所长叫杜维明,随着他一声令下,全封闭绝尘实验室里,光刻机开始运行,大概也就十几秒钟过后,一片十二寸硅晶圆就被送下了机台。
其实,光刻机工作速度是很快的,每小时出片两百张以上,完全不存在任何问题。
制约产能的主要是沉积设备,PVD和CVD这类,其次是刻蚀设备包括ICP,CCP,DIE这几种机台,另外热处理设备工作效率也十分感人。
一条月产能一万片十二寸晶圆的fab制造线,光刻机或许只有四五台,但刻蚀机,却起码要有六十台起步,如果想要追求高效率,甚至要堆一百台以上的刻蚀机。
目前,中微半导体的介质刻蚀技术,硅通孔刻蚀技术,位列全球前三,全球最牛的半导体代工厂台积电,生产线上就有成百上千台来自中微的刻蚀机,算是国产半导体行业里比较争气的存在。
“成了!”
“一次出片成功,比我预想的还要顺利!”
“不愧是昆仑集团啊,临时加进来的光学系统,竟然和旧机台配合的这么好!”
实验室里,穿着全套无尘服的工程师,取下十二寸硅晶圆,仔细看,会发现上面出现了密密麻麻,无比繁杂的线条,灯光下亮晶晶的,甚是喜人。
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