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    光刻機發展歷程

    第一二代均為接觸接近式光刻機,曝光方式為接觸接近式,使用光源分別為436nm的g-line 和365nm的i-line,接觸式光刻機由于掩模與光刻膠直接接觸,所以易受污染,而接近式光刻機由于氣墊影響,成像精度不高。

    第三代為掃描投影式光刻機,利用光學透鏡可以聚集衍射光提高成像質量將曝光方式創新為光學投影式光刻,以掃描的方式實現曝光,光源也改進為248nm的KrF激光,實現了跨越式發展,將最小工藝推進至180-130nm。

    第四代步進式掃描投影光刻機,最具代表性的光刻機產品,1986年由ASML首先推出,采用193nmArF 激光光源,實現了光刻過程中,掩模和硅片的同步移動,并且采用了縮小投影鏡頭,縮小比例達到 5:1,有效提升了掩模的使用效率和曝光精度,將芯片的制程和生產效率提升了一個臺階。2002年以前,業界普遍認為193nm光刻無法延伸到65nm技術節點,而157nm將成為主流技術。然而,157nm光刻技術遭遇到了來自光刻機透鏡的巨大挑戰。正當眾多研究者在157nm浸入式光刻面前躊躇不前時,時任TSMC資深處長的林本堅提出了193nm浸入式光刻的概念。2007 年ASML 與臺積電合作開發成功推出第一臺浸沒式光刻機。193nm 光波在水中的等效波長縮短為 134nm,足可超越 157nm 的極限,193nm 浸入式光刻的研究隨即成為光刻界追逐的焦點, 2010 年, 193nm 液浸式光刻系統已能實現 32nm 制程產品,到2012年,ArF光刻機已經最高可以實現 22nm 的芯片制程,浸沒式光刻技術憑借展現出巨大優勢,成為 EUV 之前能力最強且最成熟的技術。

    光刻機發展歷程

    第五代光刻機——EUV,所謂EUV,是指波長為10-14納米的極紫外光。前四代光刻機使用都屬于深紫外光,但在摩爾定律的推動下,半導體產業對于芯片的需求已經發展到5nm,甚至是3nm,浸入式光刻面臨更為嚴峻的鏡頭孔徑和材料挑戰。第五代 EUV光刻機,可將最小工藝節點推進至5nm、3nm。