ASML最新的NEX:3400C光刻机
首先我们了解一下什么是EUV光刻机
在《超能课堂(66):沙子做的CPU,凭什么卖那么贵?》这批文章中我们已经介绍过芯片是怎么造出来的了,紫外线曝光是其中一步,而这个步骤就是由光刻机所执行的,它是芯片生产的核心,也是这个步骤决定了芯片的制程工艺。

而光刻的工作原理,大家可以想象一下胶片照片的冲洗,掩膜版就相当于胶片,而光刻机就是冲洗台,它把掩膜版上的芯片电路一个个的复制到光刻胶薄膜上,然后通过刻蚀技术把电路“画”在晶圆上。

当时实际过程肯定没这么简单,上图是ASML典型的沉浸式步进扫描光刻机为例来看下光刻机是怎么工作的——首先是激光器发光,经过矫正、能量控制器、光束成型装置等之后进入光掩膜台,上面放的就设计公司做好的光掩膜,之后经过物镜投射到曝光台,这里放的就是8寸或者12英寸晶圆,上面涂抹了光刻胶,具有光敏感性,紫外光就会在晶圆上蚀刻出电路。

而激光器负责光源产生,而光源对制程工艺是决定性影响的,随着半导体工业节点的不断提升,光刻机缩激光波长也在不断的缩小,从436nm、365nm的近紫外(NUV)激光进入到246nm、193nm的深紫外(DUV)激光,现在DUV光刻机是目前大量应用的光刻机,波长是193nm,光源是ArF(氟化氩)准分子激光器,从45nm到10/7nm工艺都可以使用这种光刻机,但是到了7nm这个节点已经的DUV光刻的极限,所以Intel、三星和台积电都会在7nm这个节点引入极紫外光(EUV)光刻技术,而GlobalFoundries当年也曾经研究过7nm EUV工艺,只不过现在已经放弃了。
而使用极紫外光(EUV)作为光源的光刻机就是EUV光刻机,当然这绝对不是单纯只换个光源这么简单。
为什么需要EUV光刻?
现在所用的193nm光源DUV其实是2000年代就开始使用的了,然而在更短波长光源技术上卡住了,157nm波长的光刻技术其实在2003年就有光刻机了,然而对比193nm波长的进步只有25%,但由于157nm的光波会比193nm所用的镜片吸收,镜片和光刻胶都要重新研制,再加上当时成本更低的浸入式193nm技术已经出来了,所以193nm DUV光刻一直用到现在。