芯片光刻机是干什么用的(光刻机是怎么工作的图片介绍)

小科普 111

大家都知道光刻机是用来做芯片的,但到底它在芯片制造中起到了什么样的作用,可能很多朋友还并不清楚。要理解这个问题,首先我们要了解一下芯片的工艺流程,芯片制造和其他的产品生产大的工序没有太大的区别,都需要原材料,需要设计、需要制造、需要测试封装,这个过程以及过程中用到的设备,可以参考下图:

从这个图里面,可以看到,光刻机发挥作用在于芯片制造前道的光刻环节。

光刻机是光刻工艺的核心设备,也是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备,包含上万 个零部件,集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域等多项顶尖技术。其光刻的工艺水平直接决定芯片 的制程和性能水平,因此光刻机更是被誉为半导体工业皇冠上的明珠。

光刻机发展到现在已经迭代了四代,当前主流为第五代产品,也就是我们经常听到的EUV极紫外光刻机。

当前市场上,ASML独占鳌头,旗下产品覆盖全部级别光刻机,从2021年的销售情况上看,ASML占据超过60%的市场份额。

ASML成立于1984年,当时正是日本半导体如日中天的时代。日本半导体的成功背后,是尼康 和佳能两大光学巨头的光刻设备,以及东京电子、日立、迪恩士等一系列配套厂商的支持。

1994年ASML的市场份额只有18%,但设计超前的8英寸PAS5500以及1995年IPO给ASML带 来了机遇。台积电、三星和现代(后来的Hynix)率先决定几乎全部改用ASML的机器,而1995 年东芝、西门子和IBM联盟考虑到和佳能的合作,开始没有选择ASML。

最后的结局是:坚持尼康佳能的日系半导体厂商真正开始了长达数十年的衰败,而押宝ASML的三大东亚厂商迅速崛起直到今天称霸。

光刻机构成主要包括:

Ø照明系统ØStage系统Ø镜头组Ø搬送系统ØAlignment系统

光刻机的性能指标主要包括:

Ø基片尺寸范围Ø分辨率Ø对准精度Ø曝光方式Ø光源波长Ø光强均匀性Ø生产效率

TWINSCANNXT:2000iDUV(双工作台深紫外光刻机)是ASML最先进的浸没式光刻系统,是极紫外光刻机EUV前的重要过渡产品,也是后期7nm/5nm产能的重要补充,其结构如下,控制软件、光源均来自美国供应链。

不过我们也要看到,国内的光刻机产业链已经在被卡脖子的过程中逐渐成长,上海微电子专攻光刻机设备,其技术在中低端领域已达相对较领先水平,其光刻产品主要应用在晶圆制造、封装测试及平板显示、高亮度LED等领域。目前其IC前道光刻机水平与ASML仍差距较大,但不断取得阶段性成果,已实现90nm制程覆盖。上海微电子从低端市场切入,拥有先进的封装光刻技术,已成为封测龙头企业的重要供应商。其积极开展FPD光刻机研发,实现首台4.5代TFT投影光刻机交付,积极研发高世代产品,努力切入主流厂商供应。

上海微电子产品

而于此同时,整个产业链也在整体发力,相信我们总有摆脱卡脖子的那一天!

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