ASML勁敵跳過EUV光刻機造5nm：或可繞過美國限制！
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，日本佳能官網(wǎng)宣布，公司自2023年10月13日起開始發(fā)售一款型號為“FPA-1200NZ2C”的半導體納米壓印設(shè)備，該設(shè)備“擔當”半導體制程中最重要的工序一一圖形轉(zhuǎn)移。該設(shè)備采用的是一種名為NIL（Nanoimprint Lithography，納米壓印光刻技術(shù)）的技術(shù)形成半導體線路圖案，且該技術(shù)不同于傳統(tǒng)“投影曝光”。佳能此次發(fā)售的新設(shè)備，不僅擴充了公司產(chǎn)品陣容，還可覆蓋客戶從尖端制程、到傳統(tǒng)制程的廣范圍需求。
用NIL技術(shù)刻畫的非半導體類3D立體結(jié)構(gòu)光學晶圓（接收到光后，即分光）（圖片出自：佳能官網(wǎng)）
傳統(tǒng)的投影式曝光設(shè)備的工作原理是將光照射在涂覆了光刻膠（樹脂）的晶圓上后燒結(jié)形成線路。而佳能此次研發(fā)的設(shè)備則采用的是一種類似于“印章”的方式，將刻有電路（Pattern，即“圖案”）的掩膜（Mask，即“模具”）壓印在晶圓上的光刻膠上，以此形成線路。在形成線路的過程中，由于不采用光學系統(tǒng)，所以可以“忠實”地將掩膜上的線路復制到晶圓上。此外，利用該設(shè)備只需一次“壓印（Imprint）”即可形成復雜的2D、3D線路，有助于削減CoO（Cost of Ownership，即“購置成本”）。利用佳能的NIL 技術(shù)，可繪制出最小線寬為14納米的線路，相當于當下最尖端的邏輯半導體的5納米節(jié)點。另外，通過改良掩膜，還有望繪制出10納米線路，即相當于2納米節(jié)點。
利用NIL技術(shù)，助力實現(xiàn)尖端半導體的制造
此外，該款新設(shè)備還采用了佳能新研發(fā)的環(huán)境控制技術(shù)，即可有效控制設(shè)備內(nèi)部微粒子的產(chǎn)生和混入，以此不僅可以滿足半導體制程的高精度定位要求、還可減少因微粒子等異物導致的缺陷問題，助力細微、復雜線路的形成，為尖端半導體制造做出貢獻。
結(jié)構(gòu)簡易、設(shè)備環(huán)保
該設(shè)備不像傳統(tǒng)的投影曝光機一樣通過調(diào)整光的波長來實現(xiàn)線路的微縮化，因此利用該設(shè)備形成5納米節(jié)點（即線寬15納米）所消耗的電力遠低于投影曝光技術(shù)，且有助于削減二氧化碳排放。
可用推廣至半導體以外的其他諸多應(yīng)用領(lǐng)域
由于利用該設(shè)備可一次性形成3D線路，因此除半導體（如邏輯半導體、存儲半導體等）應(yīng)用外，還可應(yīng)用于其他諸多領(lǐng)域，如具有納米級結(jié)構(gòu)的XR方向的超透鏡（Meta-lens）等。
【主要特點】
（1）利用NIL技術(shù)助推尖端半導體制造。
●該設(shè)備采用NIL技術(shù)，即將掩膜（Mask，即“模具”）直接按壓在晶圓的光刻膠上，從而“忠實”地將掩膜上的線路復制到晶圓上。佳能利用在噴墨打印機（Inject Pinter）領(lǐng)域中積累的“噴墨技術(shù)”，依據(jù)電路圖案調(diào)整光刻膠，并在最準確的位置涂覆最合適的量。最后，將掩膜對準涂覆有光刻膠的晶圓，以極高的精度對正確的位置進行“壓印”，形成線路。
NIL技術(shù)中采用的壓印掩膜（Mask）掩膜的放大圖（圖片出自：佳能官網(wǎng)）
●僅需一次“壓印”，即可形成復雜的2D、3D線路圖案。
（研發(fā)事例）利用NIL技術(shù)形成的2D、3D線路圖（圖片出自：佳能官網(wǎng)）
●佳能綜合研發(fā)了硬件、軟件、材料、環(huán)境控制（如有效控制設(shè)備內(nèi)部微粒子的產(chǎn)生、混入）等技術(shù)，并在1納米以下的精度內(nèi)測量位置、調(diào)整掩膜和晶圓的位置、去除微小粒子。以此不僅可以提升半導體廠家的生產(chǎn)效率，而且可以形成極細、復雜的線路，為生產(chǎn)尖端半導體做出貢獻。
●與傳統(tǒng)的投影曝光技術(shù)不同，該設(shè)備的對準技術(shù)采用的是“逐個芯片對準（Die by Die Alignment）”的方式，即在每次壓印過程中進行“位置（Shot）對齊”。此外，還通過調(diào)整激光光的熱分布來促使晶圓產(chǎn)生熱膨脹，再利用晶圓的熱膨脹高精度調(diào)整線路歪曲問題。
左圖：采用“逐個芯片對準（Die by Die Alignment）”的方式，即逐個對準位置。右圖：通過調(diào)整熱分布，修正線路歪曲問題。（圖片出自：佳能官網(wǎng)）
●通過將高精度過濾器（Filter）、空氣簾(Air Curtain)引入該設(shè)備，有效除去設(shè)備內(nèi)部的微小顆粒異物。
左圖：設(shè)備內(nèi)部顆粒物控制技術(shù)。右圖：利用“空氣簾”控制顆粒物產(chǎn)生（圖片出自：佳能官網(wǎng)）
（2）結(jié)構(gòu)簡易、設(shè)備環(huán)保。
●與傳統(tǒng)的投影曝光技術(shù)相比，NIL技術(shù)工藝易行，設(shè)備體積小，僅需較低的功耗即可形成精細線路。NIL技術(shù)所消耗電力僅為傳統(tǒng)投影曝光設(shè)備的1/10，同時也有助于削減二氧化碳排放。
（3）可應(yīng)用于半導體以外的領(lǐng)域。
●由于該設(shè)備可一次“壓印”形成3D線路，因此除邏輯半導體、存儲半導體等應(yīng)用外，還可應(yīng)用于具有納米級結(jié)構(gòu)的XR方向的超透鏡（Meta-lens）等其他諸多領(lǐng)域。
利用NIL技術(shù)可一次性形成如超透鏡（Meta-lens）般的形狀。（上圖：在實施NIL技術(shù)后，蝕刻加工的SEM照片）。（圖片出自：佳能官網(wǎng)）
【參考】
●傳統(tǒng)的投影曝光設(shè)備的結(jié)構(gòu)
在傳統(tǒng)的投影曝光工藝中，使用多個鏡頭（Lense）來曝光在光罩（Reticle，即“原版、掩膜版”）上繪制的線路圖案。
【半導體曝光設(shè)備市場動向】
如今半導體制造行業(yè)，環(huán)保要求愈來愈嚴格。如果NIL技術(shù)被應(yīng)用于最尖端的半導體制程，相較于當下最先進的邏輯半導體所采用的投影曝光技術(shù)，可將消耗電力削減至1/10，從而大幅度削減二氧化碳排放。
季度全球半導體裝備行業(yè)市場分析報告（大綱）
一、全球半導體裝備企業(yè)市場規(guī)模分析（Top10）
二、中國大陸半導體裝備行業(yè)市場投資情況分析
1. 中國大陸半導體裝備行業(yè)季度投資規(guī)模分析
2. 中國大陸半導體裝備行業(yè)季度投資區(qū)域分析
3. 中國大陸半導體裝備行業(yè)季度投資分布分析
三、全球半導體裝備行業(yè)新技術(shù)發(fā)展洞察
1. 全球半導體裝備行業(yè)細分領(lǐng)域新技術(shù)趨勢洞察
2. 中國大陸半導體裝備行業(yè)細分領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展洞察
四、全球半導體行業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)最新動態(tài)
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