EUV光刻机为什么那么难？

半导体芯片生产主要分为 IC 设计、IC 制造、IC 封测三大环节。

　　【1】IC 设计主要根据芯片的设计目的进行逻辑设计和规则制定，并根据设计图制作掩模以供后续光刻步骤使用。

　　【2】IC 制造实现芯片电路图从掩模上转移至硅片上，并实现预定的芯片功能，包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。

　　【3】IC 封测完成对芯片的封装和性能、功能测试，是产品交付前的最后工序.

　　IC 芯片制造核心工艺主要设备全景图

　　光刻是半导体芯片生产流程中最复杂、最关键的工艺步骤，耗时长、成本高。半导体芯片生产的难点和关键点在于将电路图从掩模上转移至硅片上，这一过程通过光刻来实现，光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平。芯片在生产中需要进行 20-30 次的光刻，耗时占到 IC 生产环节的 50%左右，占芯片生产成本的 1/3。

　　光刻机是芯片制造中光刻环节的核心设备，技术含量、价值含量极高。光刻机涉及系统集成精密光学、精密运动、精密物料传输、高精度微环境控制等多项先进技术，是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备，因此也具备极高的单台价值量，目前世界上最先进的 ASML EUV光刻机单价达到近一亿欧元，可满足 7nm 制程芯片的生产。

　　根据所使用的光源的改进，光刻机经历了 5 代产品的发展，每次光源的改进都显著提升了光刻机所能实现的最小工艺节点。此外双工作台、沉浸式光刻等新型光刻技术的创新与发展也在不断提升光刻机的工艺制程水平，以及生产的效率和良率，

　　1-4 代光刻机使用的光源都属于深紫外光，第五代 EUV 光刻机使用的则是波长 13.5nm 的极紫外光。早在上世纪九十年代，极紫外光刻机的概念就已经被提出，ASML 也从 1999 年开始 EUV 光刻机的研发工作，原计划在 2004 年推出产品。但直到 2010 年 ASML 才研发出第一台 EUV 原型机，2016 年才实现下游客户的供货，比预计时间晚了十几年。

　　EUV 光刻机面市时间表的不断延后主要有两大方面的原因：

　　【1】一是所需的光源功率迟迟无法达到 250 瓦的工作功率需求；

　　【2】二是光学透镜、反射镜系统对于光学精度的要求极高，生产难度极大。这两大原因使得 ASML及其合作伙伴难以支撑庞大的研发费用。

　　2012 年 ASML 党的三大客户三星、台积电、英特尔共同向 ASML 投资 52.59 亿欧元，用于支持 EUV 光刻机的研发。此后 ASML 收购了全球领先的准分子激光器供应商 Cymer，并以 10 亿欧元现金入股光学系统供应商卡尔蔡司，加速EUV 光源和光学系统的研发进程，这两次并购也是 EUV 光刻机能研发成功的重要原因。

　　标签：深圳激光刻码机