近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，硅一直是世界科技繁榮的重點(diǎn)，芯片制造商幾乎都在壓榨它的生命。傳統(tǒng)上用于制造芯片的技術(shù)在2005年左右達(dá)到了極限。那時(shí)，芯片制造商將不得不尋求其它技術(shù)，將更多的晶體管塞到硅板上，而光刻機(jī)的出現(xiàn)很好幫助了芯片制造商解決這一煩惱，從而制造出更強(qiáng)大的芯片。下面就來(lái)詳細(xì)了解一下！
光刻機(jī)必須把工程師繪制的電路板精確無(wú)誤的投到硅晶圓上，不允許有絲毫誤差，可見難度之高！
將晶體管封裝到芯片上的傳統(tǒng)工藝被稱為“深紫外光刻”（DUV），這是一種類似攝影技術(shù)的技術(shù)，通過(guò)透鏡聚焦光線，在硅晶片上刻出電路圖案。由于受到物理定律的影響，這種技術(shù)可能很快就會(huì)出現(xiàn)問題。利用極紫外線（EUV）光在硅晶片上雕刻，將使芯片的速度比快100倍，并使存儲(chǔ)器芯片具有類似的存儲(chǔ)容量增長(zhǎng)。
1、芯片制造：
光刻與攝影相似，它利用光將圖像轉(zhuǎn)移到基板上。就照相機(jī)而言，它的基板是膠卷，而硅是用于芯片制造的傳統(tǒng)基板。掩模就像電路圖案的模板，為了在芯片上創(chuàng)建集成電路設(shè)計(jì)，光被定向到一個(gè)掩模上。光線穿過(guò)掩模，然后通過(guò)一系列光學(xué)透鏡將圖像縮小，這個(gè)小圖像被投射到硅或半導(dǎo)體晶片上。
晶圓上覆蓋著一種叫做光刻膠的感光液體塑料。掩模被放置在晶圓上，當(dāng)光線穿過(guò)掩模照射到硅片上時(shí)，它會(huì)使沒有被掩模覆蓋的光刻膠變硬。不暴露在光下的光刻膠仍然有點(diǎn)粘糊糊，并且會(huì)被化學(xué)清洗掉，只剩下硬化的光刻膠和暴露在外的硅片。
制造更強(qiáng)大的芯片的關(guān)鍵是光的波長(zhǎng)大小。波長(zhǎng)越短，可以蝕刻到硅片上的晶體管就越多。更多的晶體管等于一個(gè)更強(qiáng)大、更快的微處理器。在2001年，深紫外光刻使用的波長(zhǎng)為240納米。隨著芯片制造商將波長(zhǎng)減少到100納米，他們將需要一種新的芯片制造技術(shù)。使用深紫外光蝕刻技術(shù)的問題是，當(dāng)光的波長(zhǎng)變小時(shí)，光會(huì)被用于聚焦的玻璃透鏡吸收。結(jié)果是光線無(wú)法到達(dá)硅片上，因此晶圓上沒有產(chǎn)生電路圖案。這個(gè)時(shí)候，極紫外光刻技術(shù)就登場(chǎng)了。
2、極紫外光刻原理：
從2001年起，用深紫外光刻技術(shù)制造的芯片使用的是248納米的光，也有一些制造商使用193納米光。有了極紫外光刻技術(shù)，芯片將用13納米的光制造。基于波長(zhǎng)越小成像效果越好的定律，13納米光將提高投射到硅片上的圖案質(zhì)量，從而提高芯片的速度。
但整個(gè)過(guò)程必須在真空中進(jìn)行，因?yàn)檫@些光的波長(zhǎng)很短，連空氣都會(huì)吸收它們。此外，EUVL使用了涂有多層鉬和硅的凹面和凸面鏡，這種涂層可以在13.4納米的波長(zhǎng)下反射近70%的EUV光。如果沒有涂層，光線在到達(dá)晶圓片之前就會(huì)被吸收。鏡子的表面必須近乎完好，即使是涂層上的微小缺陷也會(huì)破壞光學(xué)器件的形狀，扭曲印刷電路的圖形，從而導(dǎo)致芯片功能上的問題。
目前，先進(jìn)的光刻機(jī)是極紫外光刻機(jī)，它已經(jīng)制造了數(shù)十億顆7nm芯片了。甚至有芯片制造商聲稱，用極紫外光刻技術(shù)生產(chǎn)的5nm芯片的不良率比7nm芯片更低。
