光刻机的发展影响深远

文章来源: 人气:956 发表时间:2018-01-09

  光刻设备是半导体关键制程,光刻(lithography)设备是一种投影曝光系统,由紫外光源、光学镜片、对准系统等部件组装而成。在半导体制作过程中,光刻设备会投射光束,穿过印着图案的掩模及光学镜片,将线路图曝光在带有光感涂层的硅晶圆上。

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  光刻设备是半导体关键制程,光刻(lithography)设备是一种投影曝光系统,由紫外光源、光学镜片、对准系统等部件组装而成。在半导体制作过程中,光刻设备会投射光束,穿过印着图案的掩模及光学镜片,将线路图曝光在带有光感涂层的硅晶圆上;通过蚀刻曝光或未受曝光的部份来形成沟槽,然后再进行沉积、蚀刻、掺杂,架构出不同材质的线路;此制程被一再重复,就能将数以十亿计的 MOSFET或其他晶体管,建构在硅晶圆上,形成一般所称的集成电路。

  

  晶圆光刻的工序流程

  光刻决定了半导体线路的精度,以及芯片功耗与性能,相关设备需要集成材料、光学、机电等领域最尖端的技术,被誉为是半导体产业皇冠上的明珠。阿斯麦在行业中居绝对领先地位,占有中高端设备 8成的份额;其它主要光刻设备厂商为尼康与佳能,但因产品开发上不如阿斯麦具有灵活性,并且在浸没式光刻产品上错失关键时间点,目前市场份额大幅落后于阿斯麦,近年的研发投入与资本支出已经大幅落后,在先进制程上落后 1至 2代的技术能力。

  

  晶圆的光刻工艺原理示意

  双工作台与浸没式设备是发展转折点。公司在 1986时推出第一步进式(stepper)光刻机,提高掩模的使用效率与光刻精度,将半导体工艺制程向上提升一个台阶;在 2001年,公司推出采用双工作台的设备,能在硅晶圆在一个工作台进行光刻曝光时,同时将另一片晶圆在第二个工作台进行测量对位,大幅提高工作效率与对位精度,此一设计受到客户极大青睐,巩固了公司的市场地位;

  

  光刻机示意图

  而在 2007年,阿斯麦配合台积电的技术方向,推出了 193nm光源的浸没式系统,在光学镜头与硅晶圆片导入液体作为介质,在原有光源与镜头的条件下,能显著提升蚀刻精度,成为目前高端光刻的主流技术方案,一举垄断市场。尼康与佳能原本主推 157nm光源的干式光刻,但此一路线为市场所放弃,也成为这两家公司迈入衰退的重要原因。

  

 


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