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分辨率≤65nm，国产光刻机迎来里程碑突破

IT之家  · 公众号  · 科技媒体  · 2024-09-15 20:00

主要观点总结

文章介绍了中国在半导体工业中取得的国产DUV光刻机的新进展，具体涉及到氟化氪光刻机和氟化氩光刻机的推广应用。文章还提到了光刻机的发展历程、套刻精度的意义、国产光刻机与ASML光刻机的比较，以及不同领域对光刻机的需求。

关键观点总结

关键观点1: 国产DUV光刻机取得新进展

中国成功研制出氟化氪光刻机和氟化氩光刻机，被列入《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》。

关键观点2: 套刻精度的重要性及多重曝光工艺

套刻精度是多重曝光工艺能达到的最高精度，常见的多重曝光技术包括LELE、LFLE和SADP。虽然国产光刻机的套刻精度达到较高水平，但由于多重曝光的成本与良品率问题，其并不代表能够生产高端工艺芯片。

关键观点3: 国产光刻机与ASML光刻机的比较

本次公开的国产氟化氩光刻机的性能参数与ASML的TWINSCAN XT:1460K接近。尽管先进制程需要更先进的技术和设备，但国产光刻机的突破在家电、汽车等领域仍具有重要意义。


正文

我们在攻克一个又一个“工业皇冠上的明珠”的路上，又取得了新进展。
而这一次，是半导体工业至关重要的国产 DUV 光刻机。
工业和信息化部 9 月 9 日印发《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024 年版）》通知，文件列表包含国产氟化氪光刻机（110nm），和氟化氩光刻机（65nm）的相关内容。
接下来，IT之家就带大家来具体了解一下。

01.

DUV 光刻机，新进展
通知中的“中国首台（套）重大技术装备”，是指国内实现重大技术突破、拥有知识产权、尚未取得明显市场业绩的装备产品，包括整机设备、核心系统和关键零部件等。
本次列出的包括氟化氪（KrF）和氟化氩（ArF）光刻机。
氟化氪（KrF）和氟化氩（ArF）两种气体均服务于深紫外（DUV）光刻机。
目前来说，光刻机共经历了五代的发展，从最早的 436nm 波长，再到第二代光刻机开始使用波长 365nm i-line，第三代则是 248nm 的 KrF 激光。第四代就是 193nm 波长的 DUV 激光，这就是 ArF 准分子激光。

图源：平安证券

左：干式光刻，右：浸润式光刻
如果再用上浸润式技术下，由于液体的折射效应，ArF（氟化氩）准分子激光源波长可以缩短为 134nm，最高可实现 7nm 制程节点。
而在此之前，技术最先进的国产光刻机应为上海微电子的 SSX600 系列 90nm 光刻机。
02.
套刻精度 ≤8nm，意味着什么
IT之家的家友们可能对于“套刻精度 ≤8nm”这个参数有所疑问，这里我们就要从多重曝光工艺聊起。
ASML 浸润式 DUV 光刻机的分辨率为 ≤38nm，但是却可以支撑台积电 N7 工艺的生产，靠的就是多重曝光技术。
常见的多重曝光技术有 LELE、LFLE 和 SADP 三种。
- LELE：光刻 - 刻蚀 - 光刻 - 刻蚀
在同一衬底上顺序进行光刻 - 刻蚀 - 光刻 - 刻蚀工艺，使得图形密度提高一倍。
原来一层光刻图形被拆分到两个或多个掩膜上，实现了图像密度的叠加。
- LFLE：光刻 - 固化 - 光刻 - 刻蚀
LFLE 是 LELE 工艺的一种变体，比 LELE 可节省一道刻蚀步骤。
- SADP：自对准双重图形化
自对准双重图形化 (SADP) 是一种替代传统 LELE 方法的双重图形化工艺，被英特尔应用于 10nm 工艺等。
其通过侧墙自对准工艺的双重图形化技术方案，即通过一次光刻和刻蚀工艺形成轴心图形，然后在侧壁通过原子层淀积和刻蚀工艺形成侧墙图形，去除轴心层（即牺牲层），便形成了 pitch 减半的侧墙硬掩模形。
而套刻精度，就是我们常说的“多重曝光能达到的最高精度”。
但是由于多重曝光的成本与良品率问题，≤8nm 套刻精度并不一定代表能够生产 8nm 工艺的芯片。
而我们所熟悉的 5nm、3nm 等工艺级别，就需要使用波长 13.5nm 的极紫外 EUV 光源了。
03.
我们的光刻机，跟 ASML 比怎么样？
本次公开的国产氟化氩（ArF）光刻机的性能参数，与 ASML 的 TWINSCAN XT:1460K 较为接近。
并不是所有领域都需要最先进的制程，分辨率 ≤65nm 光刻机的突破，对于家电、汽车等各类工业品来说，仍然有着重大的意义。
我们从 ASML 口中也可以得到相同的答案。
据德国《商报》报道，ASML 的 CEO Christophe Fouquet 今年 7 月接受采访时表示，全球芯片买家，包括德国汽车工业在内，都迫切需要中国芯片制造商目前正大力投资的旧一代电脑芯片。
Christophe 称：“特别是汽车行业，包括德国汽车行业在内，都需要大量使用更简单、更成熟的技术制造的芯片。”
路要一步一步走，我们不应该过分乐观，但也没必要妄自菲薄。
从实现成熟工艺制程芯片的全国产化开始，脚踏实地一步一步走下去，终有一天能够实现先进工艺的突破。
相信在无数国人的努力之下，从 DUV 光刻机，走向 EUV 光刻机，也只是时间问题。

对了，别忘了今天还有《苹果 A18 Pro 跑分再曝光，超越 M1》等文章，以及：

未来可期！↓↓↓

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