euv光刻机知乎（euv光刻机干嘛用的）
euv光刻机知乎（euv光刻机干嘛用的）
拥有超过100,000个组件，这样的EUV光刻系统是有史以来最复杂的机器之一。它由连续生产的最强大的激光系统泵送。总重量为180吨，耗电量超过1兆瓦，单台EUV光刻机的售价高达1.2亿美元。
在EUV光刻技术之前，DUV大行其道。然而随着工艺技术的发展，大型晶圆代工厂已经迫不及待地要调到更先进制程。基于包括Trumpf（德国Ditzingen），Zeiss（德国Oberkochen）和ASML（荷兰Veldhoven ）等高 科技 公司之间的独特联盟，EUV光科主要技术问题才得以解决。
为何选择EUV？
极紫外（有时也称为XUV）表示波长在124和10nm之间的软X射线或10eV和124eV之间的光子能量。
到目前为止，芯片制造商已经使用紫外（激光）光将复杂的图案投射到涂有光致抗蚀剂的硅晶片上。在类似于旧纸张照片的开发的过程中，这些图案被开发并成为一层内的导电或隔离结构。重复该过程，直到形成诸如微处理器的集成电路的复杂系统完成。
这种光刻系统的发展受经济驱动：需要更多的计算能力和存储容量，同时必须降低成本和功耗。这种发展可以用一个简单的规则来描述，这个规则被称为摩尔定律，它说密集集成电路中的晶体管数量大约每两年增加一倍。
一个主要的限制来自光学定律。德国物理学家恩斯特·阿贝发现显微镜d的分辨率（大致）限于照明中使用的光的波长λ：
d = λ/（n sin（α））（1）
其中n是透镜和物体之间介质的折射率，α是物镜光锥的半角。对于光刻，用数值孔径（NA）代替n sin（α）并在公式中加入因子k（因为光刻分辨率可以用照明技巧强烈调整），最小可行结构或临界尺寸（CD）是：
CD = kλ / NA（2）
该公式控制着所有光刻成像过程，这使得波长成为如此重要的参数变得明显。因此，工程师们一直在寻找波长越来越短的光源，以生产出更小的特征。从紫外汞蒸汽灯开始，他们转向波长为193纳米的准分子激光器。英特尔在2003年5月宣布，它将下一步采用157纳米准分子激光器，而不是采用波长为13.5纳米的EUV，因此光刻行业获得了惊喜。光学材料的问题被视为主要障碍，EUV似乎只是一些发展步骤。
当时据报道，英特尔研究员兼公司光刻资本设备运营总监彼得西尔弗曼提出了一个问题路线图显示2009年将为32纳米节点部署EUV。事实证明这是过于乐观了，人们不得不想方设法利用193纳米光源通过沉浸式光刻和复杂的照明技巧等技术来实现更小的特征。
用于工业的EUV光源
EUV光刻必须解决许多问题。首先，需要强大的光源。在21世纪初期，基于放电等离子体的光源（如 Xtreme Technologies公司吹捧）似乎最有利，但不久之后激光产生的等离子体源显示它们最适合放大。
最后，总部位于圣地亚哥的Cymer公司凭借使用CO 2激光器从30微米锡滴产生EUV辐射的系统赢得了比赛。虽然他们在2007年推出了一个相当不稳定的30 W光源，但在2014年他们*展示了如何达到250 W，这个数字被认为是大批量生产的突破。提高EUV转换过程的效率是一项很好的应用研究，毕竟使EUV光刻成为可行。为了加快进度（并确保其*供应商），ASML于2012年收购了Cymer。
为商业可行性提供足够的EUV辐射的最终解决方案，是给人留下深刻印象的机器。该机器基于串联生产中最强大的激光器：40 kW CO 2激光器。整个系统需要1兆瓦的电源。由于只有200 W功率的微小部分用于处理晶圆，因此冷却是一个主要问题。
该技术的*供应商是德国Ditzingen的TRUMPF。TRUMPF老板兼首席技术官Peter Leibinger非常清楚他的公司的角色：“如果我们失败，摩尔定律将停止。当然，世界并不依赖于TRUMPF，但如果没有TRUMPF，芯片行业就可能无法继续延续摩尔定律，“他在2017年接受采访时表示。
典型CO 2TRUMPF的激光器可以提供几千瓦的连续波（CW）辐射。这适合切割钢材。对于EUV，TRUMPF开发了一种激光器，可以50 kHz的重复频率产生40 kW的脉冲辐射。具有两个播种机和四个放大级的激光器非常大，必须放置在EUV机器下方的单独地板上。
为了跟上市场需求，TRUMPF在一个全新的工厂投入了大量资金，为这些激光器提供了10个生产区。通过10周时间将它们组合在一起，该公司现在每年可以容纳50个系统。目前已经有44个系统在实地，预计2019年还将有30个系统出货。
该机器具有玻璃心脏
虽然泵浦激光器是一种真正独特的机器，但EUV光刻系统中的光学器件同样具有挑战性。首先，必须用巨大的镜子收集来自微小锡滴的等离子体辐射。EUV收集器的直径为650 mm，收集立体角为5 sr。13.5nm处的平均反射率高于40％。
根据SEMICON West会议报告，反射率随时间线性下降：“他们目前的客户安装了NXE：3400B系统，Yen报告的每千兆脉冲降解率约为0.15％。ASML希望在相同功率（250 W）下将其降至低于0.1％/ GP。“换句话说，功率在90天内下降约50％。交换收集器大约需要一天时间，ASML打算用下一代NXE：3400将其减少到不到8小时。报告称，最终目标是95％的可用性，这是目前所有DUV机器的用武之地。
一旦珍贵的EUV光离开收集器，它就会被一组超精密镜子进一步形成和投射。最终表面的粗糙度为0.1nm以下更好，相当于氢原子的直径。光学系统由另一位德国*卡尔蔡司半导体制造技术公司（Zeiss SMT）制造，该公司是合作伙伴中第三家建立这些独特高 科技 机器的公司。
注 - NXE：3400系统的分辨率约为13 nm; 这指的是公式（2）和实际的栅极间距。这与芯片制造商经常讨论的“节点”非常不同。最初，节点指的是晶体管的栅极长度。显然，这可以根据工艺和制造商的不同而不同。然而，今天，节点仅涉及由芯片制造商开发的某个过程，并且不直接对应于光学器件的分辨率。例如，芯片制造商使用类似的EUV机器参考其专有工艺，推出7纳米或3纳米节点。
EUV光刻技术的三驾马车
虽然EUV光 科技 术整体涉及1000多家供应商，但核心技术由Trumpf，Zeiss和ASML制造。他们在EUV项目中开发了非常规的合作形式。来自Trumpf的Peter Leibinger将其称为“几乎合并的公司”，其开放式政策和广泛的人员和技术交流。
Zeiss SMT与ASML有着悠久的 历史 ，因为该公司于1983年为飞利浦生产了第一台光刻光学器件; 这项业务于1984年分拆出来并命名为ASML。
在EUV之前，Zeiss和ASML共同征服了光刻系统市场。2010年，他们已经拥有光刻系统约75％的市场份额。到目前为止，他们是工业级EUV系统的*供应商。为了促进这种关系，ASML在2016年11月以大约10亿欧元的价格购买了Zeiss SMT 24.9％的股份。此外，ASML承诺支持Zeiss SMT六年的研发工作，投资2.2亿欧元，加上一些5.4亿欧元的投资支持。
由于Zeiss SMT在EUV上大量投资，所以这笔钱非常需要。该公司在德国Oberkochen附近建立了制造和计量大厅;目前，它正在完成下一代具有更高NA的EUV光学器件的准备工作。另外7亿欧元的投资。这包括用于光学系统计量的卡车大小的高真空室。在这些腔室中测试的镜面*公差为0.5 nm，因此它们采用了业内有史以来最精确的对准和计量技术。
180吨工具的最终组装
Zeiss SMT拥有一个巨大的高 科技 设施，但其规模*的是阿斯姆公司的Veldhoven工厂的制造大厅。2018年，Zeiss SM的员工增长了21％，目前拥有超过800名博士和超过7500名工程师，总人数为23,000人。
在制造大厅中，EUV步进机器已经完成。目前的*车型NXE：3400B重180吨，需要20辆卡车或3辆满载的波音747发货。价格是1.2亿美元。它可以每小时处理125片晶圆，分辨率低至13纳米。
在2019年下半年，宣布升级的NXE：3400C的装运。它将采用更高透射率的光学元件，模块化容器，可显着提高维修保养方便性，以及更快的光罩和晶圆处理器，以支持更高的生产率。这些器件每小时可实现170个晶圆吞吐量。
EUV之后是什么？
到目前为止，EUV光学系统已达到0.33的NA。下一代（ASML宣布该机器为NXE Next）的NA为0.55，分辨率小于8 nm。它包含更大的光学元件，而这也是Zeiss SMT公司的努力方向，并且该公司今年已经开始生产。
作为这些共同努力的结果，显然该技术被驱动到其物理极限，从而实现迄今为止无法想象的规范。例如，光刻系统内的晶片被保持在特殊的玻璃板（所谓的晶片夹具）上。它们以高达3g的加速度移动，将晶圆保持在精确到一纳米的位置。同时，晶片由EUV光照射，热负荷为30kW / m 2，而不会失去其精确位置。
尽管仍在讨论许多技术问题，但市场似乎非常有信心EUV光刻技术将在可预见的未来为半导体产业带来实质性利益。
但在高NA EUV之后会发生什么？到目前为止，似乎还没有认真的答案。一方面，一些研究小组正在准备更短的波长。德国弗劳恩霍夫协会的两个机构于2016年完成了一项关于“超越EUV”的研究项目。他们研究反射涂层（IOF）和等离子体源（ILT）的6.7 nm波长。瑞士集团在2015年总结了光刻胶研究。诸如冲压或电子束光刻的纳米图案的替代方法正在发展。2017年的“模式路线图”试图讨论其进一步发展。
目前，ASML及其盟友在他们的高 科技 大制造厅中建造并展示了，这个时代*和*进的技术系统。但是，如果从远处看这一发展，似乎光刻技术的复杂性已达到其可行的*值。未来EUV光刻技术要得到进一步的实质性进展，将需要完全不同的方法来满足增加的数据存储和处理要求。
长春光机所EUV光刻机此次进展是国产光刻机光源的突破性进展，技术水平领先世界。
众所周知，EUV光刻机是目前制造高端芯片所需要的最关键设备，只有荷兰的ASML公司能生产，这也是我国科技方面卡脖子的关键技术之一。
我国目标是要在2025年实现芯片自给率70%，要想实现这个目标，在高端EUV光刻机上实现突破是关键。
长春光机所EUV光刻机此次进展无疑给高端EUV光刻机的研究工作打了一剂强心针。
长春光机所科研成果：
2015年，研究所研制出*台红宝石激光器、第一台大型电影经纬仪等多种先进设备仪器，创造了十几项“*”。
先后参与了包括“两弹一星”、“载人航天工程”等多项国家重大工程项目，先后组建和援建了西安光机所、上海光机所、成都光电所、长春光机学院等10余家科研机构、大专院校和企业单位。
完成了一批国家重大任务，取得了以“神舟五号”、“神舟六号”有效载荷等为代表的一批重大科研成果。
成为中国航天光学遥感与测绘设备、机载光电平台及新一代航空遥感设备和靶场大型光测装备的主要研究、生产基地，在光电对抗、地基空间探测等领域具有影响力。
2016年11月11日，由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所承担的国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”通过验收，并制造出世界*面积中阶梯光栅。
这标志着我国大面积高精度光栅制造中的相关技术达到国际领先水平。
不仅打破了我国在该领域受制于人的局面，而且能帮助我国光谱仪器产业改变低端化现状，提升拓展国际市场的能力。
国产光刻机任重道远。“即使你给图纸，你也做不出一个光刻机。”“就算全国都发展半导体制造，也很难成功。”ASML*、TSMC创始人张忠谋在过去两三年里不止一次公开表示，中国大陆自己无法成功制造光刻机。实际上，严格来说，位于荷兰的ASML公司(ASML)是世界上*一家可以生产光刻机的公司，但它只是一家组装公司。大量核心技术来自美国，在ASML的供应链中也有中国公司，如傅晶科技和沃尔特天然气公司。实际上，在光刻机成品方面，上海微电子自2002年成立以来，一直牢牢扎根于低端光刻机市场，90nm及以下工艺的产品一直在稳步出货。公开数据显示，2018年上海微电子出货量约为50-60台，约占大陆市场的80%。所以，以上两人的论断要加上一个前提条件，那就是“先进制造工艺”的光刻机。我们常说的*芯片是指生产工艺小于28nm的芯片，也就是28\14\7\5\3nm的工艺。这次上海微电子在光刻机举行首个2.5D/3D*封装交付仪式，标志着中国首个2.5D/3D*封装在光刻机正式交付给客户，但对于我们目前的卡顿芯片制造来说，只是暗夜中的烛光。“1”和“0”的故事虽然近年来“光刻机”屡见报端，但很少有人提到光刻机主要分为“前路、后路、面板”三类。卡脖子的是前路光刻机，这次上海微电子发布了光刻机。如果把芯片制造比作食品生产，前面的路就是“食品”本身，后面的路就是包装袋。面板制造属于平时想不起来的“调味品”，但它的缺失会直接打击消费者的味蕾，给数字生活调味，因为面板是C端用户最“触手可及”的。因为没有驱动芯片，无论是前端还是后端芯片，C端用户都很难对芯片性能有直观的体验。但是，无论包装和调味品对食品有多重要，如果没有“食品”本身，它的价值就是“0”。所以要想充分体现后通道和面板芯片的价值，首先要有性能优异的前通道芯片。在以前的光刻机制造中，其实光刻机并不是按照“NM”的个数来分类的，而是按照光源的波长来分为436nm光源的“g线光刻机”；具有*纳米光源的“I线掩模对准器”;具有248纳米光源的“KrF掩模对准器”;193nm深紫外光源的“DUV光刻机”;以及13.5nm极紫外光源的“EUV光刻机”，也是目前卡脖子的主打产品。目前上海微电子的产品技术已经触及ArF技术和相应的光刻胶。目前，国内公司如上海新阳、通成新材料、南大光电、景瑞股份有限公司等都已开展研发和生产。其中，南大光电旗下的ArF光刻胶已于2020年底顺利通过客户验证，是国内首个通过产品验证的国产光刻胶。
随着芯片继续向着更小的特征尺寸发展，对产业界都提出了更高的要求，其中起到关键作用的就是光刻机，因为这台设备直接决定可以制造的芯片工艺。
目前来看，由ASML生产的EUV光刻机，得以让芯片制造商可以制造7纳米以下工艺的芯片，使得电子电路可以继续保持摩尔定律向前发展。
不过现在来看，EUV光刻机似乎正在被业界所抛弃，首先是就在近日，荷兰方面计划投资11亿欧元来发展光子电路，根据外媒报道，荷兰此举是为了抢占未来的半导体市场，打造下一个ASML。
无独有偶，近日外媒报道称，由德国却Q.ANT公司牵头，联合14家巨头成立了“PhoQuant”项目，目标就是研发光子芯片电路技术。
不得不说，这相当于承认，光子芯片开始逐步走向商用，并在一定程度和领域上替代电子电路，而且根据外媒报道，只要完成技术验证，就会向工业界输出，而光子芯片的制造，并不依赖ASML的EUV光刻机。
这是因为光子芯片与电子芯片有着本质上的不同，ASML的EUV光刻机，是通过减小晶体管的特征尺寸，来增加晶体管的数量，其运算依靠的是电子的迁移。
而光子芯片则不然，其运算是依靠的光波来作为数据运算的载体，所以基础逻辑就不i一样，这也是为什么光子芯片被称之为下一代半导体技术的重要原因。
不得不说，这正的是最戏剧性的一幕，因为电子芯片制造设备领域最强的ASML虽然在欧洲，但是欧洲现在却要抢占下一代技术来替代ASML。
但如果仔细分析，也就不难理解，虽然ASML是一家欧洲企业，但是其光刻机的生产制造，却并不能自己完全掌控，因为其大量的配件需要美国供应，事实上其EUV技术就是来自美国的支持。
不仅如此，尽管欧洲可以拥有*进的EUV光刻机，但是却并没有领先的电子芯片制造技术。
相信大家也看到了，之前欧洲方面计划要重振芯片制造产业，结果只能邀请其像英特尔、台积电、三星等芯片代工厂来帮助。
但是无一例外的是，大家都提出了巨额的补贴要求，例如欧盟为了吸引英特尔在德国建厂，就给出了50亿欧元的补贴，要知道ASML为了研发EUV光刻机也才投资了60亿欧元。
这还不是全部，根据媒体报道，意大利也邀请英特尔来建厂，而给予的补贴已经不是一个确定数字，直接按照40%的比例进行补贴。
所以欧洲有ASML又如何，对重振自己的芯片产业并没有起到多大的助力，这也就可以理解，为何欧洲频频要发力光子芯片，而且这么急切。
而从更广的范围来看，欧洲不着急也不行了，因为全球都在发展光子芯片，例如我国中科鑫通公司，已经在筹建一条国际领先的光子芯片生产线。
所以短期来看，光子芯片会与电子芯片处于一个共存的状态，但是长期来看，光子芯片将会替代电子芯片，届时EUV光刻机就真的没用了。
因此外媒就表示，EUV光刻机要加紧出货了，这样ASML可以及时的回笼资金，研发自己可控的光子芯片制造设备，更早布局更早投入，才能更早的占领先机。
对此大家怎么看呢？欢迎发表您的评论。
芯片的发展一直遵循摩尔定律，不断向微缩方向前进 ，如今进入到10nm制程以下，7nm、5nm已经实现量产，马上就要进行3nm的量产，2nm研发也提上日程。
但随着芯片制程的越来越小，技术难度也越来越大，因为不仅材料即将达到物理极限，就连所依赖的光刻机也需要更新迭代。于是，ASML有了新计划，开始着眼长远。
对于芯片制造来说，不可或缺的最关键设备就是光刻机。因为光刻机的先进性决定了芯片厂商能做的制程工艺，就比如7nm以下制程的芯片，就必须用EUV光刻机。
但目前EUV只有ASML一家能够生产，且从2012年出货开始，到去年为止总共才出货了140台，加上今年第一季度3台共146台，正式批量出货才从2017年开始。
这其中有一半多被台积电一家买走，据说占比为55%，也就是买走了79台EUV。
剩下的45%，约64台EUV，为三星、英特尔、SK海力士等共同分得。可见，其他厂商想多获得也不容易。为争取更多EUV，三星负责人两次前往ASML总部去争取。
值得一提的是，EUV还限制出货给中企。中芯国际2018年订购了一台EUV， 由于美方阻挠，至今未到货。不仅如此，美又修改规则，国外厂商的大陆厂也不能获得。
之前，韩企SK海力士的无锡厂就中招了。不过，这种情况可能将要发生改变了。
ASML早就对EUV出货限制表示出不满，曾表示主要是《瓦森纳协议》相关国家的限制，还直接警告限制只会加速大陆技术突破，到时他们只能面临失去市场的后果。
发怨言、警告都没什么用，于是ASML只能自己行动，争取自由出货。一方面，加快EUV更新迭代，研发新一代EUV。另一方面，继续扩大产能，提高EUV市占率。
其实，ASML自己很明白，只有EUV自由出货，抓住大陆市场才能实现更好发展。
在今年一季度财报会上，ASML披露了EUV出货计划，为了满足不断扩大的需求，今年计划出货55台EUV，并且产能还会逐步提升，到 2025年时争取出货达90台。
90台EUV什么概念，台积电6年间获得才79台，年产90台将超过实际的需求。
按计划，2025年时新一代High-NA EUV也开始量产出货。这样，原来的EUV就成了迭代产品，加上产能已超过需求，再不让出货就说不过去了，ASML就有机会了。
有人可能会说，ASML为什么要生产那么多，让EUV供过于求，这不是给自己找麻烦吗？要知道，ASML研发EUV技术超过十年，先后投入400多亿，为的是什么？
作为企业，自然要实现利润*化，首先自然是收回成本，再者就是要用它来获得更多的收益。让EUV供过于求，正是为争取大陆这个*的市场，为了更多利润。
因为EUV限制，我们早就开始布局研发国产EUV，所以ASML是在为自己抢时间。
一旦我们突破了EUV，能够做出国产EUV，还会有ASML的事吗？所以ASML才会积极推进EUV自由出货，争取在我们突破前占领市场，就像现在DUV光刻机一样。
再说，还有替代EUV的技术在研发，比如NIL技术，因此留给ASML的时间不多了。
对于ASML90台计划，外媒评价道，这相当于承认了，确实在争取EUV自由出货。
即使如此，EUV自由出货也是3年以后的事了，到时什么情况谁也说不准。因此，我们不必对此寄予希望，还是踏实进行EUV相关技术研发，争取早日实现国产EUV！
