冰刻技术，在理论和技术上能实现现在的EUV光刻机的精度吗？

1. 冰刻技术，在理论和技术上能实现现在的EUV光刻机的精度吗？

冰刻技术完全可以实现与EUV光刻机相当的精度。只不过要实现这个精度，必须让电子束直写光刻机的的分辨率达到纳米级别才行。
  
 其实“冰胶+电子束”的效率是远远比不上“光刻胶+光刻机”的。因为要让水蒸气凝结在晶片上，还必须在零下140 进行，此外使用的还是电子束刻机，要一点一点的进行雕刻那速度比较慢。从制造效率上来看，这种冰刻技术是不如光刻机的。而冰刻的分辨率主要取决于电子束刻机，虽说电子束直写光刻机的精度已经达到了10纳米左右甚至以下的精度，但是国内电子束直写光刻机的精度在1微米，还没有达到纳米级别。事实上，冰刻技术只是将化学的光刻胶换成了水蒸气而已。
  
 早在2018年，就发布了冰刻系统，这次的冰刻则是其升级版，主要就是将原料生产为成品。由于传统的光刻胶属于化学试剂，在光刻完成后还要进行清洗，清洗不干净的话就会导致良品率下降。而使用水蒸气凝固代替传统的光刻胶之后，就不存在清洗不干净这类问题了。
  
 在电子束的作用下，凝固的水蒸气可以直接液化消失而不会残留在晶片上，这样一来就不会导致晶片被污染了，这是冰胶相对于传统光刻胶的优势所在。但是使用冰胶前，要将晶片放在零下140 的真空环境中，给其降温，再通入水蒸气。相对于传统的光刻胶来说，就多了这样一个步骤。估计当水蒸气凝固在晶片上之后，从拿出来，到光刻完成之前都要在0 以下的环境中进行操作，毕竟温度超过0 ，凝固的水蒸气就有可能液化成水，这也是相对于传统光刻胶的一个缺点。
  
 由于冰刻系统的分辨率与电子束直写光刻机的分辨率有关，只要电子束直写光刻机的分辨率可以达到EUV光刻机的分辨率，那么使用冰刻系统生产的芯片的制程工艺就可以达到EUV光刻机的生产芯片的制程工艺。
  
 只不过，现在世界上分辨率最高的电子束直写光刻机掌握在日本的JEOL和Elionix这两家公司手中。其中JEOL公司制造的的JBX-9500S电子束直写光刻机的套刻精度为11纳米，最小分辨率在0.1纳米左右。而Elionix公司制造ELF10000电子束直写光刻机的分辨率为100纳米。而国产BGJ-4电子束直写光刻机的分辨率为1微米，由此可见，即便使用了冰胶，在立足于国内电子束直写光刻机的前提下，是达不到国产SSA600/20的分辨率，更别说赶上EUV光刻机了。
  
 我国碳基芯片的发展还是很快的，基本上与美国的技术不相上下。目前的碳基芯片已经突破到了3纳米，而我国正在向0.5纳米进发。碳基芯片的性能要比传统的硅基芯片强不少，基本上90纳米的碳基芯片性能相当于28纳米的硅基芯片，45纳米的碳基芯片相当于7纳米的硅基芯片。只不过，碳基芯片依然要用到光刻机，现阶段国内制程工艺最小的光刻机也停留在90纳米，而使用冰胶的电子束直写光刻机还在微米层。所以说，这次冰刻技术对国内碳基芯片的帮助不是很大。
  
 很多方法都可以制作芯片，甚至精度比光刻机高，但是最大的问题是，没有办法解决效率问题，光刻目前效率最高。据路边社推算，其实全球是euv光刻机的需求才六百台，也就是说这个东西，效率是相当特别很高的。

2. 另辟蹊径EUV光刻机换电子束光刻机，光刻换冰刻？

 最近，西湖大学教授仇旻团队发布了一种三维微纳加工技术，可在仅有头发丝八分之一粗细的光纤末端进行“冰刻”加工。有一种另辟蹊径的感觉。
     
      那么其与光刻到底有哪些不同？能否取代光刻？
   首先，说下什么是“冰刻”。 冰刻是通过电子束在结有一层薄冰的基础材料上进行“雕刻”的一种系统。 
    与当下光刻的最大不同点是，把硅基上的光刻胶换成冰。 
   这里插播一下广告，以电子束为基础的光刻机，也是实现光刻的一种选择。而且其精度比EUV光刻机高，也属于先进技术。 先进的原因在于电子束的波长比极紫外光短。 而不能在大规模集成电路上应用是，因为目前还存在很多缺陷。
    按照电子束光刻曝光方式可分为两种： 投影式曝光和直写式曝光。
    投影式曝光： 通过电子束经过掩模版后，把掩模版上的图形（电路）刻在涂抹有光刻胶的材料上。使用的是多电子束光刻技术，聚焦电子束在基础材料上进行扫描，实现电路图转移。原理类似于照相机，其中光刻胶相当于胶卷，拍摄对象就是掩模板，通过光线的照射把拍摄的对象投影到胶卷上。据说，这是下一代的光刻技术之一。
     
       直写式曝光： 聚焦电子束直接在涂有光刻胶的基础材料上绘制电路图形。这类似于用铅笔来画画。这技术也和激光直写技术一样，可以制造光掩模版。
     
      明白了这两种曝光方式，就能力理解仇旻教授所说的“传统电子束”和“冰胶电子束”。 换言之，“冰胶电子束”就是把光刻胶换成冰后，去实现光刻的技术。 
   在零下 140 度的真空环境下，通过设备注入水蒸气以后，水蒸气遇到原材料就会凝华成薄薄的冰层。
   从以下两幅图看，第一幅图是目前芯片的生产工艺，需要光刻胶以及化学剂；第二幅图是“冰刻”的制造工艺，不需要光刻胶以及化学剂。使用光刻胶就需要化学剂清洗，如果清洗不好，那么将影响芯片的良品率。
     
        
       而使用“冰刻”就不同，雕刻后，冰经过升华直接气化。无需化学剂，绿色环保。 
    显而易见，简化了芯片制造的工艺以及用冰取代了光刻胶。 
     
      目前，该团队虽然实现了简单的三维图案雕刻，但能否取代EUV光刻机，完全是一个未知数。毕竟大规模的集成电路讲究的是工业化。再说，芯片的复杂度需要多个环节、多个工艺去配合。
     
        
       即使冰刻可以刻出更细的线路图，但晶体管之间的连线导通，需要的金属沉积、离子注入等环节。目前，冰层并不具备这样的条件。 
    谈到对“冰刻”的研究，仇旻团队这样说 ：技术冷门好，有趣，实际应用还在 探索 中。并表示“作为一种绿色且‘温和’的加工手段，冰刻尤其适用于非平面衬底或者易损柔性材料，甚至生物材料。未来希望这项技术能够运用到生物、微电子以及更多领域中”。
    可见，“冰刻”可能存在两种情况： 是光刻的一种补充；代替现有的光刻机。这一切都需要时间去验证。