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ASML,不仅仅是光刻机巨头

时间:2022-10-26

来源:中国传动网

导语:但其实ASML不只有光刻机。为了实现芯片的高精度和高良率生产,除了光刻机台之外,计算光刻和量测也非常重要,这也正是ASML长久以来的专注。正是这个“铁三角”组合的全方位光刻解决方案,让光刻巨头拥有了直面芯片制造未来需求的底气。

  在谈到ASML时,大家的第一印象是这是一家领先的光刻机供应商。

  诚然,在媒体过去多年的科普下,大家对这家荷兰半导体设备制造商有了广泛的了解。光刻机对信息时代发展起到的举足轻重的作用,也让大家更聚焦于ASML的光刻巨头地位。

  但其实ASML不只有光刻机。为了实现芯片的高精度和高良率生产,除了光刻机台之外,计算光刻和量测也非常重要,这也正是ASML长久以来的专注。正是这个“铁三角”组合的全方位光刻解决方案,让光刻巨头拥有了直面芯片制造未来需求的底气。


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  广为人知的光刻机

  首先,我们来谈一下ASML最广为人知的光刻机。要了解光刻机的重要性,就先要明白芯片制造的流程。

  据相关资料显示,一颗芯片从设计到量产可能需要几个月的时间,涉及的工序也多达几百个。在这个过程中,光刻机的作用就是在晶圆上“刻”出不同的图案。这些纵向连接的图案层数最高甚至超过一百层,这就让参与“刻”的光刻机的精度变得无比重要。

  为了在晶圆上刻下线宽越来越小的电路,ASML在过去几十年的发展里一直在挑战瑞利判据的极限——降低入射光源的波长,提高数值孔径。这也推动他们从g-line光刻机走到了DUV光刻机,再到现在的EUV光刻机时代。

  在这个过程中,ASML与合作伙伴携手,屡屡突破常规,例如浸润式光刻机的横空出世、双晶圆工作平台操作系统TWINSCAN的推陈出新。他们在光刻机台上的诸多创新,都是为了能够“刻”出更细线宽的芯片,同时还为了保证其产能,以降低芯片的制造成本。

  值得一提的是,其中DUV(深紫外线)系统是业界的“主力军”,能提供浸润式光刻和干式光刻解决方案,帮助制造不同半导体节点和技术的芯片。同时,ASML也正在通过与中国客户合作,不断扩大该设备的制造能力。

  良率“守护神”:计算光刻

  对于芯片设备供应商来说,能够制造出芯片是重要的一步,但如何能更快、更好地制造出芯片,是决定一个设备能否被产业认可的关键,这也是ASML一直所追逐的目标。不仅如此,这也是其在专注光刻机台的同时,还在同步推动计算光刻和量测技术的原因。

  所谓计算光刻,也属于EDA的一部分,具体而言就是通过计算机模拟、仿真光刻中的光学和化学过程,预测晶圆上的曝光图形,在半导体制程的开发阶段提供光源优化、掩模版图形修正、缺陷的预判和修正方案分析,通过增大芯片制造工艺窗口从而提高产品良率和生产效率。

  当芯片的关键尺寸小于光源波长的时候,需要复杂的掩模版,没有计算光刻很难实现这样复杂的掩模版设计。可以说,没有计算光刻就没有最先进的芯片制造。ASML在计算光刻方面聚焦于开发能准确预测芯片图形转移过程的计算光刻模型以及基于模型提供最优的光源优化和掩模版图形修正解决方案。据了解,当今的先进芯片有数十亿甚至数百亿的晶体管,所以由此产生的仿真模型的计算量很快就会已经变得非常庞大。但得益于ASML在过去积累的丰富的数据和经验,再叠加公司在机器学习工具方面的投入,ASML的计算光刻软件在面对众多问题时都能巧妙地找到解决方案。

  值得一提的是,ASML在国内建设了一支实力过硬的计算光刻软件团队,公司还在持续加大该业务在中国的投入——新建武汉研发中心以及扩建接近20年历史的深圳研发中心,以研发适合中国市场的新版计算光刻产品。此举旨在实现行业领先的产品精度和生产效率,为中国客户提供更好的服务,助力中国半导体发展。

  芯片“品控师”:计量与检测

  和计算光刻一样,计量与检测也是ASML为保证芯片良率而做的投入之一。

  熟悉现代芯片制造流程的读者应该知道,芯片制造商在使用光刻机生产芯片的时候,会首先让电路图像在晶圆上成像,然后借助先进的量测系统和软件来检验这些图案,以提高芯片生产的精度与良率,同时帮助客户为后续的制程开发做好准备。

  作为全球最大的光刻机供应商,ASML在提供这类型的产品上也有先天的优势。他们的系统正是在这个背景下诞生的。

  ASML主要通过两种方式检验光刻成像的质量:基于衍射的光学量测和电子束量测。其中,光学量测是基于从晶圆的反射光线的衍射效应,而电子束量测则通过观察电子与晶圆接触时的散射情况实现。

  他们在这两个方面都有布局。

  ASML的YieldStar光学量测解决方案是重要的在线晶圆量测工具,能够快速、准确地量测晶圆上的图形质量。

  此外,ASML电子束量测产品则可通过电子束量测和大规模量测帮助客户确定技术路线图,包括广受应用的单束检测系统,可帮助客户在数百万印制图形中定位和分析某个芯片缺陷;高分辨率电子束量测系统eP5可提供1纳米分辨率和大视场,大量量测应用场景下速度是现有技术的10倍以上;以及Multibeam多电子束系统综合利用ASML光刻机台、ASML计算光刻和ASML电子束量测的核心技术,可实现电子束分辨率以及量产检测所需的吞吐率。

  由此可见,ASML并不仅仅是一家光刻机供应商,而是一个拥有“铁三角”全方位光刻解决方案的供应商,能帮助芯片制造商推动芯片微缩、提高良率和产能。

  为了帮助大家了解“铁三角”的原理和“光”在芯片制造里面的意义,ASML特意打造了“追光训练营”,在向大家展现全方位光刻解决方案实力的同时,让大家可以深入体验,共同感受“光”的魔力。

 


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