新技术路径光刻机将替代EUV光刻机,会让ASML破产吗?

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sanqiren 发表于 2023-9-15 07:14:10|来自:甘肃 | 显示全部楼层 |阅读模式
匿名网友指出的激光无法进行纳米级雕刻,因为比较忙没细想,把技术方案改成了电子束雕刻,抽出时间仔细研究了光学相关知识,得出结论是激光是可以进行纳米级雕刻的,现在把技术方案改回激光雕刻方案。
一、  激光可以进行纳米级雕刻证明,先看下图


雕刻头示意图:


现在市售雕刻用的激光器最小波长是355纳米,按上图的数据计算得到的艾里斑直径是约0.866纳米,根据光学理论艾里斑光强能量占整个圆孔衍射能量的84%,也就是说只要把激光强度控制好,艾里斑内的光强能进行雕刻,而艾里斑外的光强不足以进行雕刻,那么激光就能进行小于1纳米线宽的雕刻。
二、首先把类似机械硬盘结构的光刻机定名为“圆周光刻机”,因为它只能进行圆周雕刻,所以把它命名为“圆周光刻机”,如下图所示



三、如下图所示这种是可以从圆的边到圆心雕刻直线的光刻机,通过转动下面的晶圆盘片,在晶圆上雕刻不同位置的从圆的边到圆心的直线,因为它只能从圆的边向圆心雕刻直线,所以把它命名为“向心直线光刻机”。


四、下面来计算工作效率:设定1个晶体管大小是50纳米,下图是每个晶体管需要雕刻长度示意图



4条黑线右边2条是分别是正负导电线,左边2条沟槽线,每条长=50纳米,4条黑线长共=200纳米,将使用圆周光刻机进行雕刻;3条红线中间那条用于雕刻GATE长=50纳米,旁边两条用于连接正负导电线每条长=50纳米,3条红线长共=100纳米,使用向心直线光刻机进行雕刻。
这里要说明一下,用圆周光刻机与向心直线光刻机制造出来的晶体管是扇形的,不是正方形或长方形的。
一片12英寸的晶圆将可以制造50纳米尺寸的晶体管约=116.75万亿个,那么: 圆周光刻机需要雕刻长度约=2.33千万米; 向心直线光刻机需要雕刻长度约=1.17千万米; 芯片总的需要雕刻长度约=3.50千万米。
现在市售的拼接精度小于2纳米的电子束光刻机,价格80多万。



按照上面设定的数据,假设“圆周光刻机”转速是15000转/分钟,使用连续激光雕刻并且使用用8个激光头进行雕刻,那么雕刻速度约=239.39米/秒,并设定“向心直线光刻机”和“圆周光刻机”具有相同”雕刻速度也使用用8个激光头进行雕刻,那么完成一片12英寸的晶圆雕刻的耗时: 圆周光刻机需耗时=3小时5分钟; 向心光刻机需耗时=1小时41分钟; 相加总需耗时=5小时4分钟。
四、生产芯片效率和EUV性价比。
据传ASML即将推出的线宽1纳米的EUV光刻机要4.5亿美元1台换成人民币是31.05亿元,按每天可以产2000片的晶圆算,而使用线宽1纳米的圆周光刻机与向心直线光刻机要达到同等的产能,需要=677.33台,即每台圆周光刻机和向心直线光刻机的价格等于367万元时,采购成本与EUV光刻机持平,圆周光刻机和向心光刻机的成本主要在定位系统,从我个人收集到的资料分析圆周光刻机的成本最多也就几十万元,但是有网友认为定位系统的价格很高不认同圆周光刻机成本只有几十万元。
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Shoubuliao 发表于 2023-9-15 07:15:00|来自:甘肃 | 显示全部楼层
这个路线看起来不是特别靠谱。
不过,新的路线取代EUV路线的光刻机,应该只是时间问题。
毕竟,EUV路线也是ASML不小心赌赢了,在那之前,光刻机是佳能和尼康们的天下。
20多年了,王冠该换个人戴了。
wang4444 发表于 2023-9-15 07:16:00|来自:甘肃 | 显示全部楼层
第一部分就错了,我也就没继续往下看了。
夫琅禾费衍射是远场现象。距离5微米孔径5纳米距离处的光场并不由夫琅禾费衍射公式描述,你所谓的亚纳米分辨光刻也就不成立了。
科学不是想当然。懂得越多,懂得越少。
boat 发表于 2023-9-15 07:16:21|来自:甘肃 | 显示全部楼层
之前做过激光电路板雕刻机,真的,优点太多了。
设备小,不需要曝光、蚀刻、脱膜、清洗工艺直接刻画电路,单机设备能代替一整条线,而且设备还便宜,成品率高。
然后用激光一笔一划刻画,一整张电路板大概用两个小时刻完。
同样的电路,光刻线一个节拍45秒,一次处理1-20个电路。
所以那个设备我们当年卖给某科研院所一台用于非商业制作,后来就没人要了。
iidodo 发表于 2023-9-15 07:17:10|来自:甘肃 | 显示全部楼层
现在不寄望科学救国,产业救国,而寄望民科救国了?
abc110 发表于 2023-9-15 07:17:17|来自:甘肃 | 显示全部楼层
然后晶体管和导线都一个一个画出来么?什么时候能画完?芯片生产过程中的掩膜就是这么画出来的,说明厂家不是不会画,如果这东西画起来容易,那还翻拍掩膜干嘛?
光刻的过程就和拍照差不多,一次拍一百个晶体管和拍一百万个晶体管都是一样的流程。
另外,哪怕不考虑效率,你这慢慢画的良品率也堪忧。人家多个流程只要几个点对齐就全都对齐了。你这一路画过去,半途还要插入其他工艺,啥加热沉积之类的,拿回来又要接着画,不要求速度的话,恐怕这辈子都画不完一片,要求速度的话,光校准位置,难度就逆天,还不提你怎么把速度加快。这种级别的精确定位是非常麻烦的,毕竟是个机械的东西,尺寸小到一定程度后,每次位移都有误差,速度快的话,本身惯性也会造成误差,全都要靠校对闭环控制。所有高精度加工时需要动的东西,都是大坑。
几年前我给几个基金做被投标的公司的尽职调查,当时做的是几种电容和其他电子零件的,有天半路上,有个人好像是资方的,就问了和你差不多的问题,他也说的是有人给他推荐的电子束蚀刻的项目,说可以取代光刻机。而且有意思的是,给他推荐的人也说是可以搞很多台设备一起工作,这样生产速度就快了。我想了想,给他说用来生产当年我读书时课堂作业用的那些门电路和555啥的估计可以,一个大概能卖几毛钱到几块。
PS:刻掩膜可比刻芯片容易多了,就像投影仪可以放大,自然也可以缩小,所以对定位的要求比你这小的多。也别想塞进去多个电子枪来提高速度,毕竟电子枪是个实体,要占体积的,不是物理书上的质点。

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