【專題 | 「光刻機」光刻技術(shù)_ASML光刻機_國產(chǎn)光刻機_EUV光刻機】

近年來，我國的科學(xué)技術(shù)在不斷迎來突破。在發(fā)展的同時，在一些技術(shù)的發(fā)展方面仍然處于劣勢，這些技術(shù)都需要進行更多的研發(fā)投入，進而促進行業(yè)的良性發(fā)展。

指甲蓋大小的芯片，密布千萬電線，紋絲不亂，需要極端精準(zhǔn)的照相機——光刻機。光刻機精度，決定了芯片的上限。高精度光刻機產(chǎn)自ASML、尼康和佳能三家;頂級光刻機由ASML壟斷。

光刻機需要解決精密度問題

光刻機的研制技術(shù)難點主要是解決精密度問題，光刻的原理就像在米粒大小的面積上，雕刻納米級大小的文字，其難度可想而知，所以這需要持續(xù)的研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)。此外，我國光刻機的研發(fā)還面臨資金和人才的調(diào)整。研發(fā)光刻機這種高精尖設(shè)備投入大、投資回報時間長，民營企業(yè)出于發(fā)展目的，很少會主動投入光刻機的研發(fā)，所以這需要國家進行投資和組織，從國外發(fā)展來看，英特爾、臺積電、三星為推進光刻機的研發(fā)，都是持續(xù)投入巨資，比如三星以38億歐元購買ASML23%的股份支持其EUV光刻機的研發(fā)，可以說是不計成本，也由此奠定了他們在光刻機領(lǐng)域的地位。

光刻機跟照相機差不多，它的底片，是涂滿光敏膠的硅片。電路圖案經(jīng)光刻機，縮微投射到底片，蝕刻掉一部分膠，露出硅面做化學(xué)處理。制造芯片，要重復(fù)幾十遍這個過程。位于光刻機中心的鏡頭，由20多塊鍋底大的鏡片串聯(lián)組成。鏡片得高純度透光材料+高質(zhì)量拋光。SMEE光刻機使用的鏡片，得數(shù)萬美元一塊。ASML的鏡片是蔡司技術(shù)打底。鏡片材質(zhì)做到均勻，需幾十年到上百年技術(shù)積淀。

“同樣一個鏡片，不同工人去磨，光潔度相差十倍。”SMEE總經(jīng)理賀榮明說，他在德國看到，拋光鏡片的工人，祖孫三代在同一家公司的同一個職位。另外，光刻機需要體積小，但功率高而穩(wěn)定的光源。ASML的頂尖光刻機，使用波長短的極紫外光，光學(xué)系統(tǒng)極復(fù)雜。

3萬個機械件都要可靠

ASML作為世界工業(yè)體系的積累結(jié)晶，每一個零件每一項技術(shù)都是最頂尖的，他的鏡片來自德國蔡司，每一塊都不能有絲毫偏差，這是數(shù)十年的技術(shù)積淀，其光源來自美國極紫外光龍頭cymer公司(已被ASML收購)，這家公司是euv領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，在機器組裝方面選擇了三星和臺灣代工，所有方面ASML都在選用最好的東西，這是國內(nèi)無法比擬的。

有頂級的鏡頭和光源，沒極致的機械精度，也是白搭。光刻機里有兩個同步運動的工件臺，一個載底片，一個載膠片。兩者需始終同步，誤差在2納米以下。兩個工作臺由靜到動，加速度跟導(dǎo)彈發(fā)射差不多。賀榮明說：“相當(dāng)于兩架大飛機從起飛到降落，始終齊頭并進。一架飛機上伸出一把刀，在另一架飛機的米粒上刻字，不能刻壞了。”

而且，溫濕度和空氣壓力變化會影響對焦。“機器內(nèi)部溫度的變化要控制在千分之五度，得有合適的冷卻方法，精準(zhǔn)的測溫傳感器。”相關(guān)業(yè)內(nèi)人員表示。SMEE最好的光刻機，包含13個分系統(tǒng)，3萬個機械件，200多個傳感器，每一個都要穩(wěn)定。像歐洲冠軍杯決賽，任何一個人發(fā)揮失常就要輸球。

圖紙不是關(guān)鍵，光刻機需要高端人才

2002年SMEE成立，是中國政府為了填補光刻機空白而立項。賀榮明去德國考察時，有工程師告訴他：“給你們?nèi)讏D紙，也做不出來。”賀榮明幾年后理解了這句話。并不是說圖紙不重要，賀榮明說，如何將系統(tǒng)的誤差分配到子系統(tǒng)，設(shè)計有高下之分。但頂級光刻機也需要細(xì)節(jié)上的技術(shù)潔癖。“一根光纖，一行軟件編碼，一個小動作，如果不兢兢業(yè)業(yè)做好，整個系統(tǒng)就不優(yōu)秀。”業(yè)內(nèi)人員表示。

“發(fā)展光刻機，需要高素質(zhì)的人群。所以我們做來做去，做最多的是培養(yǎng)人，改變?nèi)恕！辟R榮明說，這需要他們用五十年一百年的長遠(yuǎn)眼光去做事情，而不是期望幾個月解決問題。光刻領(lǐng)域本來就屬于極其小眾的高端技術(shù)領(lǐng)域，因為長期缺乏光刻設(shè)備，這樣的人才和專業(yè)也就更加稀缺，即使有朝一日買來了先進的光刻機，有多少人能熟練掌握也是一大難題。

資金方面也是目前制約我國光刻機發(fā)展的主要原因，近兩年雖然國家清楚的認(rèn)識到了半導(dǎo)體對一個行業(yè)對一個國家的重要性，并且大力投入資金，扶持了一大批企業(yè)，這些資金也只能解一時之急，光刻機龍頭企業(yè)ASML每年在光刻機上面的投入是以百億人民幣為單位，這是目前我國半導(dǎo)體企業(yè)達(dá)不到的。

資金方面的投入是限制光刻機發(fā)展的重要原因。現(xiàn)在的半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)在進行大力投資和企業(yè)扶持。但是和國外的光刻機研發(fā)投入相比，我國的半導(dǎo)體投入仍然不足。

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