光刻机技术领地

Posted 2021-05-14 吴建明

光刻机技术领地

上海微电子装备(集团)股份有限公司(简称SMEE)主要致力于半导体装备、泛半导体装备、高端智能装备的开发、设计、制造、销售及技术服务。公司设备广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD面板、MEMS、LED、Power Devices等制造领域。

   SMEE致力于以极致服务，造高端产品，创卓越价值，全天候、全方位、全身心地为顾客提供优质产品和技术服务。

   SMEE已通过ISO27001信息安全、ISO9001质量管理和ISO14001环境管理等体系的国际认证，力求为客户提供持续、稳定、高品质的产品和服务，并履行一个优秀的高科技企业的社会责任。

   SMEE已通过GB/T29490企业知识产权管理规范认证，先后被评为“上海市专利工作和知识产权示范企业”、“国家级知识产权示范企业”、“国家企业技术中心”。

600系列光刻机 —— IC前道制造

一台能生产先进工艺芯片的光刻机后面究竟需要多少供应链去支持？制造一台光刻机需要多少个国家的公司参与其中？看看制造一台光刻机究竟有多困难。

 SSX600系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术，以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术，可满足IC前道制造90nm、110nm、280nm关键层和非关键层的光刻工艺需求。该设备可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产。

    主要技术参数

 

500系列光刻机 —— IC后道先进封装

 SSB500系列步进投影光刻机主要应用于200mm/300mm集成电路先进封装领域，包括Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP和2.5D/3D等先进封装形式，可满足Bumping、RDL和TSV等制程的晶圆级光刻工艺需求。

    产品特征

● 出色的污染防护

● 工艺适应性强

● 高精度

● 高产率

    主要技术参数

 

300系列光刻机 —— LED、MEMS、Power Devices制造

 SSB300系列步进投影光刻机面向6英寸以下中小基底先进光刻应用领域，满足HB-LED、MEMS和Power Devices等领域单面或双面光刻工艺需求。

    产品特征

● 高分辨率，分辨率可达0.8μm

● 高速在线MAPPING技术

● 高精度拼接

● 多尺寸基底自适应切换

● 高产能

● 高精度套刻

● 完美匹配ALIGNER

    主要技术参数

 

200系列光刻机 —— TFT曝光

 SSB200系列投影光刻机采用先进的投影光刻机平台技术，专用于AM-OLED和LCD显示屏TFT电路制造，可应用于2.5代～6代的TFT显示屏量产线。该系列设备具备高分辨率、高套刻精度等特性，支持6英寸掩模，显著降低用户使用成本。

    产品特征

● 高精度，分辨率可达1.5μm

● 支持小Mask，可用6英寸掩模实现12英寸屏幕制造

● 具备智能化校准及诊断功能，方便设备参数校调及用户周期性维护

● 快速灵活的客制化服务

    主要技术参数

 

90%零件需全球采购制造一台光刻机究竟有多困难

ASML上游供应商

全球最顶尖的光刻机生产商ASML（阿斯麦尔）生产一台5nm光刻机或许需要十余万零部件，重量达到了180吨，单单组装就需要一年。光刻机，集人类智慧于一身的产物。

不仅如此，生产一台光刻机需要供应链上不同的供应商配合，ASML的光刻机中超过90%的零件都是面向全球采购，整合了全世界最优质的零部件，那么ASML究竟有哪些上游供应商？

 

从一份2017年的产业报告可以看到，ASML的供应商主要集中在美国、日本、中国台湾和德国。

德国蔡司是光刻机光学系统的供应商，美国主要是光源以及自动化和精密器件的供应商，日本主要涉及精密器件和光学器件，中国台湾主要是光罩、光罩储存盒以及线缆等的供应。

 

单从上游的供应商已经涉及到非常多的高科技公司，如果需要复制一台ASML的光刻机必须要和这些供应商进行采购，要么自己研发这些零部件。

这两条路都不容易，如果自己去研发，一台光刻机十多万个零件一个一个去研发，这个周期太长。

利益捆绑

ASML是从荷兰飞利浦半导体部门独立出来的公司，这也是为什么ASML公司是在荷兰。

1984年，ASML正式脱离了飞利浦，脱离飞利浦后ASML的知名度一直不高，产品也是不温不火，而当时雄霸全球光刻机市场是日本的尼康和佳能两家功能。

2002年，台积电首次提出了“浸润式微影技术”，当时这个技术并没有得到佳能和尼康的重视，因为佳能和尼康当时正在向干式光刻机领域推进。

台积电只能找到ASML合作，2004年，ASML和台积电联合推出了全球首台浸润式微影光刻机，后来浸润式微影光刻机渐渐成为市场主流。

ASML凭借浸润式微影光刻机超越了佳能和尼康，2007年已经后一直是光刻机的市场的第一。

从这个市场，AMSL也看到了一个全新的商业模式，让下游的台积电、三星和英特尔进行投资，让ASML和三大客户的利益捆绑起来。

台积电、三星和英特尔在2012年向ASML联合投资了40亿欧元，支持ASML的研发和技术更新，获得了三大客户支持后，ASML的研发和生产也获得了突飞猛进。

而台积电、三星和英特尔通过投资获得了ASML的股票，同时也获得了供货的优先权，实现双赢。

当然，三大客户之后也陆续将ASML的股票抛售，现在三大客户手上也只有少量的ASML的股票了。

一台光刻机不是靠一家公司就能制造出来

一台光刻机90%零件都是通过全球采购，当中涉及到4个国家十多家公司，而下游客户的利益与ASML捆绑。

台积电、三星和英特尔等等的客户又是ASML重要支持，所以一台光刻机不是靠一家公司就能制造出来，而是需要整合供应链以及下游客户，通过自身技术研发投入进行精准组装的产品。

光刻机这样的高科技产品，也是人类智慧的结晶，在全球化的今天，只有通过不断的合作，技术共享才能让科技进步。

一家光刻胶制造企业，就在技术和产品研发上取得了新的突破。

2021年3月30日，晶瑞股份公司的KrF（248nm深紫外）光刻胶已经完成中试。

瑞股份的紫外负型光刻胶和宽谱正胶及部分g线等高端产品已向市场规模供应数十年，i线光刻胶更成功打进中芯国际等企业的供货体系。

而更高端的ArF光刻胶目前正处于研发过程中。此前，晶瑞股份购买的那台ASML光刻机，就是被应用于ArF高端光刻胶的研发。

这类产品的分辨率达到0.25--0.13μm的技术要求，该公司已经建成了相关中试示范线。

2020年，晶瑞股份通过特殊渠道，购入一台二手ASML XT 1900 Gi型光刻机。2021年1月中旬，这台光刻机已经成功被搬进公司高端光刻胶的研发实验室。

这台光刻机虽然是二手货，而且还不是EUV光刻机，但精度已经达到了晶瑞股份研发高端ArF光刻胶的要求。

 

 

 有了这台光刻机，笔者相信以晶瑞股份的研发实力，中国芯片制造领域，在高端光刻胶上被卡脖子的难题有望被攻破。

对于光刻胶，或许很多读者还不太了解。光刻胶与光刻机有一字之差，但同样是芯片制造过程中必不可少的东西。

作为制造芯片时的重要原材料，光刻胶可以起到缩短曝光波长、提高极限分辨率的要求。

 

而且，光刻胶对于纯度的要求非常高，制造工艺更是复杂，需要相应的光刻机进行配对调试。这也是晶瑞股份为何坚持购入二手ASML光刻机的原因。

受历史因素影响，KrF和ArF两类高端光刻胶的核心技术，目前尚被掌握在日本和美国企业手中，中国只能依赖进口。

如果晶瑞股份等企业，能够利用二手光刻胶打破日美企业的垄断，实现KrF和ArF高端光刻胶的国产化，在芯片制造业将因此掌握更多的话语权。