我國的光刻機發(fā)展到什么地步了？

首先要告訴大家的是：目前而言，我國最先進的光刻機依然是制程工藝節(jié)點為90納米的步進掃描投影光刻機，至于制程工藝節(jié)點達到28納米的浸沒式DUV光刻機的各個部件仍在研發(fā)之中，估計不久之后就可以完成了，從而國產(chǎn)光刻機的性能也將進一步得到提升。

在國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，光刻機是唯一的短板，只要光刻機上去了像蝕刻機，離子注入機，光刻膠等都不是問題。所以說，如今光刻機已經(jīng)成為制約我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的唯一因素，只要解決了掣肘的光刻機，一切就都迎刃而解了。

國內(nèi)芯片的現(xiàn)狀

就目前而言，在不依賴國外技術(shù)的前提下，國內(nèi)最先進的光刻機制程工藝節(jié)點是90納米，在國外技術(shù)的支撐下，不依賴極紫外EUV光刻機時，可以將芯片的制程工藝推進至7納米。

不過美國已經(jīng)對我國限制了12納米以下芯片的生產(chǎn)。在去美國化時，國內(nèi)目前的芯片最高的制程工藝也就是14納米。

14納米的制程工藝芯片已經(jīng)可以滿足國內(nèi)軍工、工業(yè)、航天、航空、汽車的需求了。畢竟以上企業(yè)對芯片可靠性，耐高低溫，抗輻射性能要求比較高，對制程工藝并沒有那么苛刻的要求。對制程工藝要求比較高的就是手機和電腦所用芯片，這可是拼硬實力的。

也就是說，即便是美國限制了12納米以下制程工藝的芯片生產(chǎn)，但是也無可奈何國內(nèi)工業(yè)的發(fā)展。

國內(nèi)光刻機的現(xiàn)狀

上文提到了，依靠我國自主的技術(shù)，僅能制造出制程工藝節(jié)點為90納米的光刻機，不過并這不意味著使用該光刻機只能制造制程工藝為90納米的芯片，在經(jīng)過多次曝光等步驟之后，芯片的制程工藝還會有進一步的提升。倘是如此，那也無法與極紫外EUV光刻機相比。

而與光刻機有關(guān)的三大部件就是光源，透鏡組，雙工件臺。只要解決了這三大部件，光刻機所面臨的難題也就迎刃而解了，同時這三大部件也是光刻機中難度最高的，畢竟事關(guān)光學(xué)，超精密加工等等。

我國光刻機的三大部件

第一：光源

目前來看，我國已經(jīng)制造出來了適用于步進投影式DUV光刻機的第三代光源，也就是波長達到248納米，重復(fù)頻率為4000hz，功率為40瓦的氟化氪激光器。由于波長只有248納米，也就自然無法用于極紫外EUV光刻機，畢竟極紫外EUV光刻機所用的光源波長為13.5納米。

第二：透鏡組

由于國內(nèi)與光刻機有關(guān)的透鏡或者反射鏡的消息很少被披露出來，所以對于國內(nèi)的物鏡系統(tǒng)的有關(guān)進度是知之甚少。既然有了成熟可用的步進式投影式DUV光刻機，那么透鏡系統(tǒng)就必然已經(jīng)被制造出來了。不過，這只是透鏡而不是反射鏡，也無法用于極紫外EUV光刻機。

第三：雙工件臺

雙工件臺也有現(xiàn)成的，那就是自主研發(fā)的DWS系列。該雙工件臺的平均運動偏差為4.5納米，標(biāo)準(zhǔn)運動偏差為7納米，最大速度為1.1米/秒，最大加速度為2.4g。

正在研發(fā)DWSI系列，同樣采用了磁懸浮平面電機驅(qū)動，不過換成了平面光柵干涉位移測量技術(shù)。

在以上技術(shù)的加成下，就縮小了運動偏差，加速度，運動速度等數(shù)據(jù)。最終DWSI雙工件臺的平均運動偏差為2.5納米，標(biāo)準(zhǔn)運動偏差為5納米，最大速度為1.5米/秒，最大加速速度為3.2g。

國際先進光刻機的現(xiàn)狀

國際最先進的光刻機制造廠家就是ASML，當(dāng)然了極紫外EUV光刻機的部件是相當(dāng)精密的，需要全球主要發(fā)達國家的支持。

第一:光源

ASML生產(chǎn)的極紫外EUV光刻機，采用了Cymer公司研發(fā)的波長為13.5納米，功率為250W的激光等離子體光源。早期Cymer公司還屬于美國，只不過最后被ASML收購了。

該光源主要有兩大特點:

第一，高達250瓦的功率

由于極紫外EUV光刻機使用的是反射式物鏡系統(tǒng)，只有光源的功率足夠高之后。當(dāng)紫外光波被十多個反射鏡的反射吸收之后，剩下的功率才可以滿足光刻的要求。另外，光刻機光源的功率越高，刻錄芯片的速度也就越快，那效率自然就很高。

第二，13.5納米的較短極紫外波。

眾所周知，光刻機所用的光源的波長與最小制程工藝息息相關(guān)。由于芯片的制程工藝和光刻機的曝光分辨率有著密切的關(guān)系。

而光刻機的曝光分辨率又和光源的波長息息相關(guān)，當(dāng)然光源的波長越短，曝光分辨率也就越高，制程工藝也就越小，科技含量也就越高。光源的波長越長，曝光分辨率越低，芯片制程工藝也就越大，技術(shù)含量就越少。如今手機和電腦等電子產(chǎn)品所用的芯片的制程工藝已經(jīng)下探至4納米，這技術(shù)含金量可是相當(dāng)高的。

第二:物鏡組

極紫外EUV光刻機使用后的是反射鏡，而當(dāng)反射鏡的表面不光滑時。入射到鏡面的光源就會被反射到各個方向，從而降低光源的聚合性，也就降低了光源的功率，很有可能無法滿足刻錄芯片的需求為了使光源被反射后，還具備較高的聚合性和較大的功率，所以就對反射鏡的表面粗糙度有著苛刻的要求。

ASML的極紫外EUV光刻機，使用的是德國蔡司公司研發(fā)的反射鏡。這些反射鏡的表面鍍了近百層由鉬和硅制成薄膜，而薄膜的粗糙度控制在0.05納米，比芯片的制程工藝還要小兩個量級，制造難度還是相當(dāng)大的。

第三:雙工件臺

雙工件臺的作用就是承載著晶圓，主要是將光刻前的準(zhǔn)備工作，和正在進行的光刻的芯片分隔開來。

即，一個工件臺上的晶圓在做曝光時，另一個工件臺對晶圓做測量等曝光前的準(zhǔn)備工作。當(dāng)?shù)谝粋€工件臺的曝光工作完成之后，兩個工件臺交換位置和職能。這樣一來，就可以提高光刻機的生產(chǎn)速度，使用雙工件臺的光刻機，每小時可以處理200片晶圓。相對于使用單工件臺的光刻機而言，生產(chǎn)效率提高了3倍。

ASML研發(fā)的極紫外EUV光刻機所用的就是，其自己研發(fā)的Twinscan系列雙工件臺，該雙工件臺的運動精度誤差控制在1.8納米。

綜上所述，ASML生產(chǎn)的極紫外EUV光刻機三大核心部件的研發(fā)難度是相當(dāng)大的。

就從全球來看，也只有區(qū)區(qū)一兩個企業(yè)可以拿得出來。

而除了以上三大核心部件外，還有掩膜臺，掩膜板，光刻膠，操作系統(tǒng)等也比較重要。可見光刻機的研發(fā)生產(chǎn)，真的是一件難度比較大的事情，基本上可以成為當(dāng)今世界上難度最大，復(fù)雜度最高的綜合系統(tǒng)。

通過對比國內(nèi)外的光刻機三大部件可知:國內(nèi)在光源的波長和功率，反射鏡，雙工件臺的運行精度等還有較大的差距，不過ASML不準(zhǔn)備聽從美國的命令，想要對我國出口浸沒式DUV光刻機，這里的意思就很明確了。

當(dāng)我國研制出浸沒式DUV光刻機后，那ASML再想賣也沒有用了，估計是他們聽到了有關(guān)我國浸沒式DUV光刻機的風(fēng)聲，想要在研發(fā)出現(xiàn)之前大賺一筆。從此來看，我國的浸沒式DUV光刻機離出世也不遠了。