ASML 101 | 是紧箍咒,也是指路灯
ASML 101 已经陪伴大家走过了三期旅程,我们系统地介绍了芯片相关的知识,包含芯片对于现代科学技术发展的重要意义,芯片的制造过程,以及半导体行业的黄金法则——“摩尔定律”。
至此,相信大家对于芯片已经有了一个全面的了解,本期ASML 101 将会正式进入第二篇章——“光刻原理”,从光刻最基本原理瑞利判据讲起,涵盖光的波长,光学模组,晶圆台的发展,精准测量等多篇文章,带领大家深入领略光刻技术的迷人魅力。
光刻的本质其实是一个投影系统。光线被投射通过掩模版,成像在晶圆上,最终在晶圆上一层一层建立起复杂的晶体管。在光刻技术不断朝着“更小”迈进的征程上,有一个重要的公式,和“摩尔定律”一样引导着行业的发展。而与摩尔定律不同的是,这一物理公式所揭示出的光学原理似乎更加难以逾越。
它就是著名的Rayleigh criterion(瑞利判据)在光刻领域的应用。
在ASML各地办公室里,你都可以发现它的存在。它对ASML人来说绝不仅仅是个物理公式,它更加扮演着一个精神引领的角色:做极限的攀登者,做未知的开拓者
这个看似抽象的公式,其实跟我们的生活息息相关。它其实跟我们日常说的照片分辨率同理:分辨率越高,影像品质越好,越能表现出更多的细节。
第四讲
是紧箍咒,也是指路灯
瑞利判据 CD = k1 • λ / NA
这一分辨率方程决定了在芯片上可以实现多小的特征尺寸。
在瑞利判据中,CD是线宽,即可实现的最小特征尺寸,λ是光刻机使用光源的波长。
NA是光学器件的数值孔径,描述了它们能够收集光的角度范围。
最后,k1是一个系数,取决于与芯片制造工艺有关的许多因素,它的物理极限值是0.25。
要实现更小的线宽,可以使用波长更短的光源、更大数值孔径(NA)的物镜,同时让k1尽可能地接近物理极限。
小到极致
半导体行业的大部分研发工作都聚焦于减小线宽。ASML的光刻机拥有极高的分辨率,能帮助芯片制造商进一步减小线宽。
更先进的芯片意味着更小的特征尺寸,需要波长更短的光源、更强大的透镜系统和/或更低的k1系数。减小光源波长是一项重大的技术转变,它需要拥有全新光源的光刻机、新的光学和抗蚀材料和新的工艺,但它也给芯片性能带来了最大提升。
在不断减小光源波长的过程中,通过研发更强的透镜,利用计算光刻等技术巧妙调整光刻工艺流程以减少k1,行业仍在不断地向前发展。
最后,再让我们来看一下来自ASML研究部门的Scott Middlebrooks是如何解释“瑞利判据”的吧!
数十年来,ASML致力于挑战瑞利判据的极限,在最基本的原理之上,通过创新和协作来挑战每个数值的细微改变,不断减小光刻机可分辨的最小线宽,提高生产效率和良率,创造未来的无限可能。
至此,相信大家对于瑞利判据有了详细的认知。我们将在后续的ASML 101以此为起点,为大家详细讲述光刻系统中各个技术难点是如何被一步步突破,最终拓宽瑞利判据的边界。敬请期待~
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