https://www.leiphone.com/news/201811/8uGdqI4Z63FAipyX.html
最近“我国成功研制出的世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻装备”的新闻刷屏了。有
些人欢欣鼓舞,有些人不屑一顾。那么这个装备到底实力如何,牛到底牛在哪儿?
先回答大家最关心的两个问题:
1、我们可以实现芯片彻底国产化了吗?
答:暂时还不行。
2、不吹不黑,这个装备真的这么厉害吗,还是只是吹牛?
答:确实很厉害。
很多人只盯着新闻里22nm这个指标,其实大家要关注的是“365nm的光源,单次曝光线宽
可达22nm”。注意到我加黑的那几个关键词了吗?22nm指标虽然很棒但是业界早就做过
了,到底哪里厉害呢?所以关键是用365nm的光源单次曝光做到22nm,懂点光学的就知道
这意味着什么:打破了传统的衍射极限。
所以在我看来,这台机器最大的价值是验证了表面等离子体(SP)光刻加工的可行性。
这台SP光刻机与ASML光刻机对比怎么样呢?举个不恰当的例子吧,这就像是初期的枪械
与最厉害的弓箭的对比。早期枪械,比如火铳,无论是射击精度还是射击距离都远远比
不上厉害的弓箭,但是如今的狙击枪早已把弓箭甩开十万八千里了,这就是原理性的胜
利。
要理解刚才说的这个“原理性的胜利”到底是怎么回事,我们首先得回顾一下以ASML为
代表的传统光刻机是怎么做的。
上面是ASML光刻机简单的原理图,抛开复杂的监测设备不谈,最核心的原理就是通过物
镜系统将掩膜版上的图案进行缩印成像。涉及到成像过程,就不得不考虑光的衍射极限
。即便抛开所有的几何像差,由于衍射的作用,一个无限小的点成像后也会变成一个弥
散斑,被称为“艾里斑”。因此实际光学系统成像的分辨率就是两个艾里斑恰好能够分
开的距离。
所以由于衍射效应,成像分辨率会受到限制,最终的分辨率取决于波长、数值孔径等参
数,波长越小、数值孔径越大分辨率则越高。所以ASML这些年来主要的研究方向就是利
用更短的波长(近紫外-深紫外-极紫外)、增大数值孔径(更复杂的物镜、液体浸没)
。但是每进一步都变得更加艰难,对系统设计、加工装配、误差检测等等诸多方面都提
出了更为苛刻的要求,成本也越来越高昂。
那么表面等离子体光刻又是怎么一回事呢?表面等离子体指的是一种局域在物质表面的
特殊的电磁波,随着离开物质表面距离的增大迅速衰减,一般认为波长量级以上的区域
就不存在了。
更为神奇的是,虽然表面等离子体波是由其他电磁波激发的,但是波长会被极大地压缩
,而压缩的比例取决于材料的电磁性质等参数。
这就意味着,利用表面等离子体波进行光刻时,从原理上就不在受到传统衍射极限的限
制了。
在光刻机研制方面,我们一直有两个选择:沿用ASML的老路走一遍,还是另辟蹊径通过
新原理弯道超车?我们国家目前两个选择都在做。而这台SP光刻机的研制成功,就是让
我们看到了弯道超车的可能性。其实从原理上,这简直就不是弯道超车了,而是在别的
人还在绕山路的时候,我们尝试着打了一条隧道……虽然还没有完全挖通,但曙光就在
眼前了。
心得:
这个报道的是SP光刻机,是做光电器件类的器件和芯片,不是做手机和电脑芯片的。的
确不是通用芯片光刻机。但光电器件,也很重要不可或缺。
它的意义在于
中国在光电器件类的器件和芯片上领先。这个光电器件也很重要,光电技术,是电
子技术的重要组成部分。
那么,中国大陆和西方,就形成了相互依赖。
也就是说
如果西方在通用芯片技术上,比如说在手机电脑芯片上,卡住中国,中国会两眼一
抹黑,很糟糕。那么中国也可以在光电器件技术上卡住西方,那么美国和西方也会两眼
一抹黑,很糟糕。
更重要的是
光电子技术,是电子技术的继续发展,是未来的发展方向。是五年十年后人类迫切
需要的技术发展。所以,SP光刻机,是通用芯片光刻机的继续发展。
也所以,对西方来说,五年十年后的光刻机,中国先人一步造出来了。也就是说,
中国的光刻机技术,实现了弯道超车,超到前面去了。
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