半导体设备

光刻机的进化史诗

在芯片制造的世界里。光刻从g线到EUV,每一种光源的变革都推动着芯片制程向更微小的维度迈进,共同谱写了半导体产业的壮丽史诗。g线:开启微米时代的先驱g线光刻机使

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在芯片制造的世界里。光刻从g线到EUV,每一种光源的变革都推动着芯片制程向更微小的维度迈进,共同谱写了半导体产业的壮丽史诗。
g线:开启微米时代的先驱
g线光刻机使用的是高压汞灯发出的436纳米青蓝色光线,如同半导体工业的"开山斧"。在上世纪80年代,它成功地将芯片制造带入了微米时代(1.5μm至0.8μm)。在当时,g线光刻机主要服务于100mm(4英寸)和150mm(6英寸)晶圆的生产线,为早期微处理器和存储芯片的诞生奠定了坚实基础。虽然如今看来它的精度略显粗糙,但正是这位"老将"开启了现代半导体制造的先河。

i线:跨越微米关卡的功臣
当芯片制程需要突破1微米关卡时,i线光刻机应运而生。它同样使用汞灯光源,但选择了波长更短的365纳米紫外光。这一看似微小的改变,却使得芯片制程得以从0.8μm推进至0.35μm。在90年代,i线光刻机成为200mm(8英寸)晶圆厂的主力装备,助力奔腾处理器等经典芯片的量产。即使在今天,i线光刻仍在MEMS传感器、模拟芯片等不需要最尖端制程的领域发挥着余热。

KrF:步入深紫外时代的里程碑
随着芯片制程向0.25微米以下迈进,传统汞灯已力不从心。KrF(氟化氪)准分子激光光刻机使用248纳米的深紫外光,将半导体制造带入了全新的境界。这项突破使得芯片制程得以从0.25μm一路推进至0.13μm,恰好踏入了千禧年前后的黄金发展期。KrF光刻机主要服务于200mm晶圆产线,为那个时代的CPU和DRAM芯片提供了关键的技术支撑。

ArF:干法与浸没式的双重革命
当制程节点来到130纳米以下,光刻技术迎来了两个重要的突破。首先是ArF(氟化氩)干式光刻机,它使用193纳米的深紫外激光,将制程推进到65纳米节点。然而,真正的革命来自于ArF浸没式光刻技术——通过在透镜和硅片之间注入超纯水,巧妙地利用光的折射特性,将有效波长缩短至134纳米。

这一"神来之笔"使得ArF浸没式光刻机能够支持从45纳米到7纳米的漫长制程跨度,成为300mm(12英寸)晶圆厂服役时间最长的"功勋老兵"。通过多重曝光等技术创新,它甚至能够实现远超其理论极限的制程精度,堪称光刻技术史上的奇迹。

EUV:开启纳米新纪元的终极武器
当制程进入7纳米以下,即使是最先进的浸没式光刻技术也显得力不从心。EUV(极紫外)光刻机使用波长仅13.5纳米的极紫外光,相当于前代技术的十分之一。这项技术的复杂性超乎想象:光源系统通过用激光轰击液态锡滴产生等离子体,光学系统必须在真空环境中使用特殊的反射镜,因为所有材料都会强烈吸收EUV光线。

目前,EUV光刻机独家服务于最先进的300mm晶圆厂,专攻7纳米及以下制程节点。它是制造当今顶级手机处理器和AI芯片的不可或缺的工具,代表着人类在纳米加工领域的最高成就。


                                                                                                                                           文章归原作者所有,转载仅为分享和学习使用,不做任何商业用途!内容如有侵权,请联系本部删除!