近日，ASML新一代EUV（極紫外）光刻機TWINSCAN NXE:3600D的研發(fā)進展曝光，正在美國康涅狄格州的實驗室進行最后部分的安裝。相較于前一代產(chǎn)品，該機型生產(chǎn)力將提高15%～20%，套刻精度提高30%。光刻機是半導(dǎo)體制造的核心設(shè)備，大量工藝圍繞其展開，因此有關(guān)光刻機的消息，特別是EUV光刻機的消息，往往會引起人們的大量關(guān)注。然而，7納米及以下先進工藝只是半導(dǎo)體制造需求的一部分，市場對成熟工藝的需求量更大。此外，隨著先進封裝技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體后道工藝應(yīng)用到光刻的環(huán)節(jié)也在增加。應(yīng)用于這些領(lǐng)域的光刻機供應(yīng)商范圍更大，不僅是荷蘭ASML，日本佳能和尼康等都有相應(yīng)的產(chǎn)品線。要想發(fā)展光刻產(chǎn)業(yè)，不應(yīng)僅僅盯著最先進的一點，而是要先將整個產(chǎn)業(yè)做實做厚。

　　DUV才是當前半導(dǎo)體制造的主力

　　在半導(dǎo)體制造過程中，光刻工藝可以通過曝光的方法，將掩膜版上的電路圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后再通過顯影、刻蝕等工藝將電路圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。在這一工藝流程中，硅片的涂膠、曝光、清洗等重要步驟都與光刻密切相關(guān)。光刻機的分辨率、精度也成為其性能的評價指數(shù)，直接影響到芯片的工藝水平以及性能水平。因此，說光刻機是芯片制造過程中最重要的設(shè)備并不過分。

　　正因如此，人們的關(guān)注重點往往聚焦于光刻機，特別是最先進的EUV光刻機上。然而，在半導(dǎo)體產(chǎn)品實際制造過程當中，光刻工藝的應(yīng)用范圍很廣，并不僅局限于芯片制造前道，后道封裝工藝，甚至是半導(dǎo)體顯示、LED等泛半導(dǎo)體制造都會用到光刻技術(shù)。根據(jù)半導(dǎo)體專家莫大康的介紹，如果按照光源類型劃分，不僅有極紫外光刻機，還有ArF浸沒式光刻機、ArF干式光刻機、KrF光刻機、i-line設(shè)備等。其中，ArF、ArF和KrF都屬于深紫外線光刻機（DUV），才是當前半導(dǎo)體制造的主力，無論是圖像傳感器、功率IC、MEMS、模擬IC，還是邏輯IC，背后都有其身影。

　　根據(jù)ASML發(fā)布的2021年第一季度的財報，整個DUV產(chǎn)品線（ArFi+ArF+KrF）的銷售額占比達到60%。ASML CEO Peter Wennink 在進行業(yè)績說明時表示：“與上個季度相比，我們對今年的展望有所增強，這主要是由于對DUV的需求所致。隨著對先進工藝節(jié)點的需求不斷增加，以及成熟工藝節(jié)點的運行時間越來越長，外加產(chǎn)能爬坡，對浸入式和干式系統(tǒng)的需求比以往任何時候都強。我們已制定計劃來增加DUV生產(chǎn)能力，以幫助滿足客戶不斷增長的需求?！?/p>

　　先進封裝應(yīng)用到的光刻工藝也在增加。佳能光學(xué)事業(yè)本部相關(guān)負責(zé)人在接受記者采訪時指出，在先進封裝中，半導(dǎo)體器件的高處理能力是必需的，因此即使在后段工序中也需要使用光刻機的精細重布線（保護精密的半導(dǎo)體芯片免受外部環(huán)境的影響，從而在安裝時實現(xiàn)與外部的電器連接）。從這個角度來看，對光刻機的要求是高解析度。

　　此外，硅通孔是先進封裝的關(guān)鍵工藝之一，其要求實現(xiàn)較高的縱橫比 （孔深度對孔寬度的比率高） 。佳能指出，孔的寬度越窄，制造深孔的工藝就越困難，所以需要半導(dǎo)體光刻機在窄孔中也能夠?qū)崿F(xiàn)更深的孔深。為了實現(xiàn)高解析度和高縱橫比的曝光，則需要選擇適合各種半導(dǎo)體芯片重布線的NA （數(shù)值孔徑） ，因此也要求光刻機能夠?qū)?yīng)從高NA到低NA的各種選擇，可以說光刻在先進封裝中的作用越來越大。

　　日前，市場分析機構(gòu)Yole發(fā)布統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年先進封裝用光刻設(shè)備市場達到10億美元，其中佳能公司成為這類設(shè)備的最大供應(yīng)商，市場份額為34%;其次是ASML，市場份額21%。Yole預(yù)測，從2020年到2026年，封裝用光刻設(shè)備市場將以平均每年9%的速度增長至17億美元。

　　光刻機配套材料與設(shè)備也很重要

　　發(fā)展光刻產(chǎn)業(yè)，除光刻機外，相關(guān)的配套材料與設(shè)備也很重要。根據(jù)莫大康的介紹，相關(guān)產(chǎn)業(yè)還包括配套材料如光刻膠、光掩膜，配套組件和配套設(shè)備如光源、雙工件臺等。

　　光刻膠是最重要的配套材料之一，受光刻產(chǎn)業(yè)高精密需要的影響，其對分辨率、對比度、敏感度，此外還有粘滯性黏度、粘附性等要求極高。目前全球光刻膠主要企業(yè)有日本合成橡膠（JSR）、東京應(yīng)化（TOK）、住友化學(xué)、信越化學(xué)、美國羅門哈斯等，市場集中度非常高，前五大廠商所占市場份額超過85%。

　　光刻機的核心組件包括光源、雙工件臺、鏡頭等子系統(tǒng)。光源經(jīng)過了多輪變革，光刻設(shè)備所用的光源，從最初的g-line，i-line發(fā)展到了KrF、ArF，如今光源又在向EUV方向發(fā)展。中銀國際證券報告顯示，Gigaphoton是在全球范圍少數(shù)能夠為光刻機提供激光光源的廠商之一。國內(nèi)企業(yè)也積極開發(fā)相關(guān)的產(chǎn)品。

　　涂膠顯影機用于將特殊的化學(xué)液體涂在硅片上作為半導(dǎo)體材料進行顯影，是光刻環(huán)節(jié)中重要的配套設(shè)備。作為光刻機的輸入（曝光前光刻膠涂覆）和輸出（曝光后圖形的顯影），涂膠/顯影機的性能直接影響到細微曝光圖案的形成，其顯影工藝的圖形質(zhì)量和缺陷控制對后續(xù)諸多工藝（諸如蝕刻、離子注入等）圖形轉(zhuǎn)移結(jié)果也有著深刻的影響。東京電子是該領(lǐng)域的主要供應(yīng)商。

　　生產(chǎn)光刻機要完善生態(tài)環(huán)境

　　近年來，中國也在積極發(fā)展光刻產(chǎn)業(yè)。中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路分會理事長葉甜春此前在接受記者采訪時指出，中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要將產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)做實，而不是一味追求最頂尖的那些。

　　莫大康也指出，高性能光刻技術(shù)對中國企業(yè)來說成本高昂，但是其戰(zhàn)略意義不容忽視。中國要推進完整的光刻工業(yè)體系的發(fā)展，只能采取從低到高的策略。

　　從策略上看，我國發(fā)展光刻產(chǎn)業(yè)首先應(yīng)著重完善相關(guān)的配套產(chǎn)業(yè)。中國電子科技集團公司第四十五研究所集團首席專家柳濱向記者表示，我國光刻機技術(shù)落后于國際2~3代。而造成這種情況的原因則與產(chǎn)業(yè)生態(tài)有很大的關(guān)系。生產(chǎn)光刻機除了要達到一定要求的工藝技術(shù)之外，更重要的是需要完善的生態(tài)環(huán)境。ASML的成功離不開臺積電、三星等下游廠商的調(diào)配數(shù)據(jù)，同樣，我國光刻機的制造也需要下游廠商在修訂和調(diào)配上給予支持，但是，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)環(huán)境尚未成熟，這就為光刻機的制造增加了難度。

　　此外，人才不足也是制約光刻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的障礙之一。上海微電子有限公司總經(jīng)理賀榮明曾經(jīng)指出，發(fā)展光刻機需要高素質(zhì)人才，而培養(yǎng)人才將是制造光刻機中最重要的工作。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要發(fā)展，需要有大批量的人才加入到該行業(yè)當中。