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。 |