1. 光刻机镜片
90年代前半期,光刻开始使用波长365nm i-line,后半期开始使用248nm的KrF激光。激光的可用波长就那么几个,00年代光刻开始使用193nm波长的DUV激光,这就是著名的ArF准分子激光,包括近视眼手术在内的多种应用都应用这种激光,相关激光发生器和光学镜片等都比较成熟。
但谁也没想到,光刻光源被卡在193nm无法进步长达20年。直到今天,我们用的所有手机电脑主芯片仍旧是193nm光源光刻出来的。
90年代末,科学家和产业界提出了各种超越193nm的方案,其中包括157nm F2激光,电子束投射(EPL),离子投射(IPL)、EUV(13.5nm)和X光,并形成了以下几大阵营:
157nmF2:每家都研究,但SVG和尼康离产品化最近。
157nm光会被现有193nm机器用的镜片吸收,光刻胶也要重新研制,所以改造难度极大,而对193nm的波长进步只有不到25%,研发投入产出比太低。ASML收购SVG后获取了反射技术,2003年终于出品了157nm机器,但错过时间窗口完败于低成本的浸入式193nm。
13.5nmEUV LLC:英特尔,AMD,摩托罗拉和美国能源部。ASML、英飞凌和Micron后来加入。
关于EUV,我放到后面在说吧。
1nm接近式X光:日本阵营(ASET, Mitsubishi, NEC, Toshiba, NTT)和 IBM
这算是个浪漫阵营吧,大家就没想过产业化的事
0.004nmEBDW或EPL: 朗讯Bell实验室,IBM,尼康。ASML和应用材料被邀请加入后又率先退出。
这是尼康和ASML对决的选择,尼康试图直接跨越到未来技术击败ASML,但可惜这个决战应该发生在2020年而不是2005年,尼康没有选错技术但是选错了时间。尼康最重要的技术盟友IBM在2001年也分心加入了EUV联盟。
0.00005nmIPL: 英飞凌、欧盟。ASML和莱卡等公司也有参与。
离子光刻从波长来看是最浪漫的,然而光刻分辨率不光由波长决定,还要看NA。人类现有科技可用离子光刻的光学系统NA是0.00001,比193nm的NA=0.5~1.5刚好差10万倍,优势被抵消了。
以上所有努力,几乎全部失败了。
它们败给了一个工程上最简单的解决办法,在晶圆光刻胶上方加1mm厚的水。水可以把193nm的光波长折射成134nm。
浸入式光刻成功翻越了157nm大关,直接做到半周期65nm。加上后来不断改进的高NA镜头、多光罩、FinFET、Pitch-split、波段灵敏的光刻胶等技术,浸入式193nm光刻机一直做到今天的7nm(苹果A12和华为麒麟980)。
2002年台积电的林本坚博士在一次研讨会上提出了浸入式193nm的方案,随后ASML在一年的时间内就开发出样机,充分证明了该方案的工程友好性。
随后,台积电也是第一家实现浸入式量产的公司,随后终于追上之前制程技术遥遥领先的英特尔,林博士因此获得了崇高的荣誉和各种奖项。
MIT的林肯实验室似乎不服气,他们认为自己在2001年就提出了这个浸入式方案。ASML似乎也没有在任何书面说明自己开发是受林博士启发。
其实油浸镜头改变折射率的方式由来已久,产业界争论是谁的想法在先从来不重要,行胜于言。林博士的贡献是台积电和ASML通力合作把想法变成了现实。
2. 光刻机镜片手工打磨
是光电设备和机械设备的区别。
光刻机是大型光电设备,是利用深紫外线或极紫外光通过光电镜头组在硅晶圆上投影,然后经过蚀刻等工序制作芯片的设备。而抛光机就是通过机械打磨使物体表面光滑的设备。光刻机非常昂贵,通常以亿元单位计算。抛光机就要便宜的多。
3. 光刻机镜片 上市公司
超大口径光学原件是光刻机的主要零部件。
作为全球最精密科技结晶的euv光刻机来说,其镜头组的重要性不言而喻。光刻机核心零部件的镜头和光源都是来源于欧美国家,其中镜头来德国蔡司,光源美国的cymer。德国蔡司是全球顶级光学镜片的制造商。光刻机镜头的最大难度不在设计,而在于工艺的实现。由于在极紫外波段下光学材料已经无法折射光线,传统的透射式光学元件无法发挥作用,需要用到多层膜反射镜,要求的是高精度与大口径。镜片的高精度要求高质量熔炼,但熔炼中降应力、提纯度、去气泡条纹这些加工过程本身就难以控制。镜面的大口径则给量测与装配工艺以极大挑战。
4. 光刻机镜片价格
光刻机是芯片制造过程中的重要机器,光刻机的先进程度决定了芯片的质量。而世界上最顶尖光刻机仍旧是荷兰的ASML掌握,ASML占有了全球超过80%的市场份额,并且单台7nm光刻机售价已经超过了6亿美元。
我国光刻机现状
我国光刻机最高技术仍旧是上海微电子研究所的90nm工艺,它的SMEE200系列光刻机、300系列光刻机、500系列光刻机、600系列光刻机只能够达到90nm工艺水平。而像江苏无锡影幻半导体公司、合肥芯硕半导体公司都只能够拥有200nm工艺的光刻机量产能力。
表面上来看90nm与28纳米以下工艺差不了多少,事实上它们确实天差地别。为什么要这样去说?可以来看这样一句话:光刻机堪称人类智慧集大成的产物,它被称为现代光学工业之花。从这一句话就可以知道,光刻机技术有多难突破。
有一年上海微电子装备公司总经理贺荣明去德国考察时,那里的工程师这样对他说,就算我们给你们全套的图纸,你们仍旧做不出来先进的光刻机。(这一点与当初的苏联政府对我国态度比较相似)
为什么他们敢这样说?并不是瞧不起,而是因为一台光刻机它的内部由几万个精密零件、几百个执行器传感器、千万行代码组成的超复杂思维系统,它的内部器件运动精度误差不超过一根头发丝的千分之一。这就像坐在一架超音速飞行的飞机上时,拿着线头穿进另一架飞机上的针孔。
为什么荷兰能够做出如此高工艺光刻机
1、美国和一些欧盟国家支持
荷兰ASML光刻机的发展离不开美国和欧盟国家的支持,例如德国给它提供了先进的机械工艺以及蔡司镜头,而在光刻机光源方面,是由美国进行提供。蔡司镜头大家都知道,技术封闭相当的严重。据说蔡司工厂,祖孙三代在同一家公司的同一个职位,技术根本不外传,镜片材质要做到均匀,需几十年到上百十年技术积淀。
5. 光刻机镜片是人工打磨的吗
光刻机是半导体芯片生产流程中最复杂、最关键的工艺步骤,耗时长、成本高。光刻机生产的难点和关键点在于将电路图从掩模上转移至硅片上,这一过程通过光刻机来实现, 光刻机的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平。
第一个条件:光刻机在生产中需要进行 20-30 次的光刻,耗时占到 IC 生产环节的 50%左右,占芯片生产成本的 1/3。
第二个条件:光刻的原理是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶,再用光线(一般是紫外光、深紫外光、极紫外光)透过掩模照射在硅片表面,被光线照射到的光刻胶会发生反应。
第三个条件:此后用特定溶剂洗去被照射/未被照射的光刻胶, 就实现了电路图从掩模到硅片的转移。
光刻完成后对没有光刻胶保护的硅片部分进行刻蚀,最后洗去剩余光刻胶, 就实现了半导体器件在硅片表面的构建过程。
6. 光刻机镜片公司
目前世界上最先进的光刻机是荷兰ASML生产的EUV光刻机,其精度可以达到5nm的级别,它所需的零件超过10万个,以EUV所用的镜头为例,全部由世界顶级镜片制造商蔡司提供,他们生产的各种镜头、反光镜和其他光学部件,没有任何一家公司能模仿。
7. 光刻机镜片哪个公司的最好
晶方科技所属概念板块:
1.芯片概念:公司经营主要为影像传感芯片、环境光感应芯片、微机电系统(MEMS)、发光电子器件(LED)等提供晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)及测试服务。
2.光刻胶:荷兰光刻机制造商ASML为公司参与并购的荷兰Anteryon公司的最主要客户之一。
3.传感器:公司专注于传感器领域的先进封装技术服务,图像传感器为公司最主要的封装产品。
4.TOF镜头:在3D深度识别领域封装技术积极创新布局,以客制化开发针对结构光、TOF等不同应用方案的封装工艺与器件制造能力。
5.集成电路概念:公司主营业务为集成电路的封装测试业务,公司是中国大陆首家、全球第二大能为影像传感芯片提供WLCSP量产服务的专业封测服务商。
6.5G:晶方科技是国内5G射频封装的标准参与企业,主要关注移动设备中射频芯片集成度需求,例如滤波器和PA等。
7.MSCI概念:
8.华为概念:公司业务处于产业链的封装服务环节,主要客户为芯片设计公司,华为等厂家为公司封装芯片的终端用户之一。
9.芯片封装测试:公司经营主要为影像传感芯片、环境光感应芯片、微机电系统(MEMS)、发光电子器件(LED)等提供晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)及测试服务。
10.虚拟现实:公司是中国大陆首家、全球第二大能为影像传感芯片提供晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)量产服务的专业封测服务商。
11.增强现实:在虚拟现实VR/增强现实AR领域,公司能够为客户提供多种高密度集成系统封装技术,满足系统集成需求,包括微型摄像头模组、3D成像模组、各种微机电传感器和微投影模块,用于虚拟现实VR/增强现实AR头盔、智能眼镜等产品。
8. 光刻机镜片精度
国产光刻机精度只有90nm。
作为制造强国,我国许多行业对于90nm及以下制程的芯片,有着广泛的需求。电视机、智能家电、功能手机、智能机械设备等,都需要用到精度不高芯片。这些行业的巨量需求,要求国产90nm光刻机,必须存在。唯有这样,才能更好的满足,我国低端芯片用户的需求,不用跑到外国花费更多的钱去进口。
9. 光刻机镜片蔡司
目前ASML主要对外销售的光刻机设备为NXE:3400C,全新的模块化设计,也是让光刻机设备更加便于维护和维修,同时也支持7nm、5nm芯片工艺制程,而根据ASML此前所披露信息来看,目前也正在研发全新一代EUV光刻机设备EXE:5000系列,全新一代EUV光刻机设备的主要合作伙伴依旧还是卡尔蔡司、IMEC比利时微电子中心,而这次全新研发的EXE:5000系列EUV光刻机,分辨率更是直接提升了70%,意味着ASML这次所研发的EUV光刻机设备将会直接瞄准2nm,甚至是极限1nm芯片制程工艺。