1.光刻工艺
(1)集成电路制造流程复杂,光刻为其中关键一环
光刻(Lithography)是指在特定波长光线的作用下,将设计在掩膜版上的集成电路图形转移到硅片表 面的光刻胶上的技术工艺。为了完成图形转移,需要经历沉积、旋转涂胶、软烘、对准与曝光、后烘、 显影、坚膜烘焙、显影检测等 8 道工序,检测合格后继续进行刻蚀、离子注入、去胶等步骤,并视需要 重复制程步骤,建立芯片的“摩天大楼”。
(2)光刻核心地位:1/2 的时间+1/3 的成本
随着芯片技术的发展,重复步骤数增多,先进芯片需要进行 20-30 次光刻,光刻工艺的耗时可以占到整 个晶圆制造时间的 40%-50%,费用约占芯片生产成本的 1/3。
2.光刻机
(1)曝光设备应用广泛,光刻机通常指用于芯片前道工艺的光刻设备 泛半导体光刻技术可分为直写光刻和掩模光刻,直写式光刻精度较低,多用于 IC 后道封装、低世代线 平板显示、PCB 等领域;掩模光刻目前的主流形式为投影式,光刻精度高,可用于 IC 制造的前道工艺、 后道先进封装和中高世代线的 FPD 生产。
(2)光刻机单机价值量高,孕育千亿市场空间
2022 年全球晶圆前道设备销售 941 亿美元,光刻机占 17%,是 IC 制造的第三大设备,但却是单机价值 量最大的设备。据 ASML 财报测算,2022 年单台 EUV 价格约 1.8 亿欧元,浸没式 DUV 约 6500 万欧 元。
3.光刻机技术发展历程
光刻机的技术演进主要分为以下几个阶段。
1)UV 光刻机:用于 0.25 微米及以上制程节点,UV 为紫外光,APP开发业务光源类型包括 g-line、i-line 等。
2)干式 DUV 光刻机:可用于 65nm-0.35μm 制程节点,干式 DUV 是指在光刻过程中使用干式透镜和 深紫外线光源,该技术在 20 世纪 90 年代初得到了广泛应用。
3)浸入式 DUV 光刻机:可用于 7nm-45nm 制程节点,随着芯片制造技术对先进制程的需求持续增加, 干式 DUV 光刻机已无法满足其精度要求。浸入式 DUV 光刻机通过把物镜与晶圆之间的填充由空气改变 为水,进而获得更高的数值孔径(NA),使光刻机具有更高的分辨率与成像能力。
4)Low-NAEUV 光刻机:用于 3nm-7nm 制程节点,EUV 为极紫外光,该光源的波长较此前光源明
显减小,显著提升光刻机的分辨率。
5)High-NAEUV 光刻机:用于 3nm 以下制程节点,High-NA 是指高数值孔径(0.33→0.55),是下 一代光刻机技术,将在已有 EUV 基础上进一步提高分辨率与成像能力,从而实现更先进制成的生产。
当前该技术由阿斯麦公司研发中,公司预计在 2025 年实现出货。
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