潜龙入渊 第九三九章 光刻机的现状

    八五年，机电部（如今的工Y部）45所研制成功分步光刻机样机，中K院沪海光学精密机械研究所研制的“扫描式投影光刻机“通过鉴定，采用的都是436纳米G线光源，制程工艺达到1.5um，认为均达到GCA生产的4800DSW水平，为国内大规模集成电路专用设备填补了一项空白，这是国内第一台分步投影式光刻机，在这个时期，在分步光刻机上与国外的差距不超过七年。

    八十年代，国内开始大规模引进外资，用市场换技术，用空间换时间，贸工技的路线挤压了自主技术成长的空间，许多G企纷纷转型，技术下马、项目停滞、“造不如买，买不如租”的思想占据主流，其中也包括光刻机项目。

    国内不少打着高科技旗号的公司沉迷在“贸易”和“加工”带来的“快钱”里不可自拔。

    虽然集成电路的研发和生产是重点扶持的科研项目，但G企和合资晶圆公司纷纷进口3英寸、4英寸晶圆及3μm、2μm制程工艺的半导体生产线，国产光刻机缺乏市场竞争的优势，几家半导体设备厂全部处于亏损状态，没有研发资金的持续投入，光刻机的研发和生产停滞不前。

    光刻机经历三十多年的快速发展，根据光刻机光源划分，从六十年代的第一代g-line（436nm）光源、第二代i-line(365nm)光源的接触式光刻机、接近式光刻机，到七十年代的第三代KrF（248nm）光源的步进式投影式光刻机，到八十年代的第四代ArF(193nm)光源的步进式扫描光刻机，设备性能不断提高，推动集成电路按照摩尔定律快速发展。

    BSEC中三家研究所的光刻机光源还是KrF（248nm），与尼康、GCA、佳能等主流光刻机生产公司采用的ArF（193nm），差了整整一大代……

    这些年，通过曙光投资公司、香江曙光投资公司、美国曙光投资公司、沪海曙光东芝晶圆公司、蔡司曙光光学仪器公司、沪海国智半导体研究院和沪海曙光通讯技术研究院，早有谋划的重生者收集和阅读了国内外大批有关光刻机等半导体技术的书籍和信息，还阅读了七十年代国内出版的《光刻掩膜板的制造》和《光致抗蚀剂的制造》等专业书籍，写下二本读书笔记和感悟，加上前世的知识积累，专业术语脱口而出，成了光刻机市场方面的“专家”。

    中K院微电子研究中心副所长邓国辉因九一年主持研发成功国内第一台KrF准分子激光器，被遴选为学部委员，因各方面的原因，ArF准分子激光器的研发到如今还没有立项。

    中K院沪海光学精密机械研究所、工Y部45所和沪海光学精密机械厂共同研发的国内最先进的248nm扫描投影式光刻机，制程工艺只有1.5μm。

    Nikon半导体设备公司如今批量生产8英寸晶圆和500nm制程工艺的光刻机，正在研制8英寸晶圆和350nm制程工艺的光刻机；其他国外主流光刻机公司批量生产6英寸晶圆和800nm制程工艺的光刻机，正在研制8英寸晶圆和500nm制程工艺的光刻机。

    BSEC从4英寸晶圆到8英寸晶圆，还需要攻克5英寸、6英寸和8英寸晶圆三道技术关口，制程工艺从1.5μm到500nm，中间还有1μm、800nm和500nm三道关卡，赶上世界先进水平，任重道远！

    芯片制程工艺一般以0.7倍的速度减小，在单位面积芯片上晶体管数量以2倍的速度增加。

    前世千禧年后，光刻机就被列入863重大科技攻关计划，将工Y部原45所从事分步投影光刻机的研发团队整体迁至沪海，与中K院沪海光学精密研究所和沪海光学精密机械厂合并，组建了沪海微电子装配公司，承担国产光刻机“十五”攻关项目。

    光刻机的原理其实就像幻灯机一样简单，就是把光通过带电路图的掩膜投影到涂有光刻胶的晶圆上。

    光刻机包括曝光系统（照明系统和投影物镜系统）、工作台掩膜版系统、自动对准系统和整机软件系统等。

    主要部件包括光源、光学系统（镜头）和工作台（托盘和底座）。

    光源是基本配置，需要提供某个波段光的能量，而且还要极端稳定。

    通过各种镜头把光控制在几平方厘米的一个长方形内，叫field。

    镜头是光刻机的核心部件，主要就是玻璃和钢，一个1x的镜头后面直径有一米左右，重有一、二吨，4x的要大很多和重很多，这种大型的镜头光学系统如今只有尼康、蔡司公司和佳能公司能生产。

    日本和德国公司在光刻机光学系统、光刻胶和掩膜版技术上领先世界。

    GCA的最大缺点就是因为蔡司公司提供的光学系统跟不上光刻机行业的飞速发展，导致GCA每次光学系统更新都比尼康公司慢半拍，制程工艺比尼康慢一代，在高端光刻机市场上被步步领先的尼康公司打败。

    工作台就是一个大托盘，下面是线性马达来控制平台移动。

    正常途径就是光源通过反光镜镜头组，集光再反投到掩膜板上。

    掩膜板就是电路图反刻，从实验室里刻出来的，光透过掩膜板透明的部分投放到硅片上，曝光几十毫秒后，通过化学反应弄出硅片上的电路图。

    掩膜板主要是玻璃片，上面刻有预想的电路，然后放在机器上曝光，刻到硅片上看效果。

    光刻机光源从六十年代初到八十年代中期，汞灯已用于光刻，其波长分别为436nm（g线）、405nm（h线）和365nm（i线）。

    随着半导体行业对更高分辨率（集成度更高和速度更快的芯片）和更高产量（更低成本）的需求，基于汞灯光源的光刻工具已不再能够满足半导体业界的高端要求，KrF（248 nm）和ArF（193 nm）准分子激光器应运而生，对镜头、掩膜版和光刻胶的要求更高。

    随着芯片制程工艺的提升，光刻机成为半导体行业发展的关键设备。

    虽然受到《日美半导体协议》的影响，日本半导体如今失去了美国市场，但代表世界光刻机最高水平的尼康光刻机还在不断进步，II、AMD 和HP等半导体设备公司派业务代表，长期住在尼康半导体设备公司，翘首以盼最先进的光刻机出厂。

    如今，尼康光刻机占据光刻机市场的40%，垄断了高端光刻机市场，佳能光刻机占20%，SVG、GCA和UltrataL、P＆E、Eaton和日立等光刻机公司，每家占据的市场份额都不到5%。

    《修罗武神》

    日本光刻机设备公司在光刻机市场独占鳌头！

    美国光刻机公司每况愈下。

    重生者知道，前世光刻机高端市场被后起之秀ASML垄断！

    赢者通吃！

    由于ASML效益不佳，年年亏损，去年九月，飞利浦半导体公司将其持有的30%ASML股份，以2000万美元的价格转让给曙光投资公司，让曙光投资公司控股。