刻蝕機
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-13
刻蝕機的實例教程
刻蝕是用化學或物理方法對襯底表面或表面覆蓋薄膜進行選擇性腐蝕或剝離的過程。目前干法刻蝕在半導體刻蝕中占據絕對主流地位，市場占比超過90%。據東方財富研報，刻蝕設備作為半導體設備的中堅力量，有望率先完成國產替代。
從國內市場來看，刻蝕機尤其是介質刻蝕機，是我國最具優勢的半導體設備領域，也是國產替代占比最高的重要半導體設備之一。我國目前在刻蝕設備商代表公司為中微公司、北方華創等。
在等離子體刻蝕設備市場中主要是兩類的設備：CCP（Capacitively Coupled Plasma）電容性高能等離子體刻蝕機和ICP（Inductively Coupled Plasma）電感性低能等離子體刻蝕機。CCP設備主要是刻蝕深寬比較高的、較硬的介質材料；而ICP主要是刻蝕尺度小，厚度薄的較軟的材料。由于微觀器件越做越小，薄膜厚度越來越薄，線寬控制越來越嚴，ICP刻蝕機取代以往的CCP刻蝕設備成為市場規模占主導地位的設備。
一顆芯片要想從PPT到成品，核心設備并非光刻機一種，刻蝕機的重要性不言而喻。可能大家還分不清楚，光刻機和刻蝕機的區別，通俗的講，光刻機把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機則是繼續對這些電路結構進行雕刻般的細微調整，將畫了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕掉。
也就是說，這些細微調整將是直接影響芯片的性能關鍵步驟。
展開 最近，中微半導體設備（上海）有限公司收到一個好消息：其自主研制的5納米等離子體刻蝕機經臺積電驗證，性能優良，將用于全球首條5納米制程生產線。刻蝕機是芯片制造的關鍵裝備之一，中微突破關鍵核心技術，讓“上海制造”躋身刻蝕機國際第一梯隊。
走進位于金橋出口加工區的中微公司，就要換上公司提供的皮鞋，這家精密制造企業要求一塵不染。在潔凈室門外，記者看到身穿白色工作服，戴著白帽子、口罩和手套的研發人員，正在測試一臺大型設備，它就是全球屈指可數的5納米刻蝕機。只見一片片300毫米大硅片被機械手抓起，放入真空反應腔內，開始了它們的刻蝕之旅。“多種氣體會進入真空反應腔，經過化學反應變成等離子氣體，隨即產生帶電粒子和自由基，與硅片發生化學物理反應。”中微首席專家、副總裁倪圖強說，這些化學物理反應在硅片上開槽打洞，形成令人嘆為觀止的微觀結構，一塊指甲蓋大小的芯片可集成60多億個晶體管。
方寸間近乎極限的操作，對刻蝕機的控制精度提出很高要求。刻蝕尺寸的大小與芯片溫度一一對應，中微自主研發的部件使刻蝕過程的溫控精度保持在0.75攝氏度內，達到國際領先水平。氣體噴淋盤是刻蝕機的核心部件之一，中微和國內企業聯合開發出一套創新工藝，用這套工藝制造的金屬陶瓷，其晶粒十分精細、致密。與進口噴淋盤相比，國產陶瓷鍍膜的噴淋盤使用壽命延長一倍，造價卻不到五分之一。
創新成功的秘訣是什么？秘訣之一是超前布局研發。2004年中微創立時，全球最先進的芯片生產線是90納米制程，那時他們就開始研發40納米刻蝕機，因為集成電路產業技術迭代很快，超前兩代研發才能掌握主動權。擁有國際化團隊，也是一個成功原因。經過本土培養和海外引進，中微600多名員工來自十多個國家和地區。
展開 日前上觀新聞報道，中微半導體自主研制的5納米等離子體刻蝕機經臺積電驗證，性能優良，將用于全球首條5納米制程生產線。
據了解，在晶圓制造眾多環節中，薄膜沉積、光刻和刻蝕是三個核心環節，三種設備合計可占晶圓制造生產線設備投資總額的50%~70%，其中刻蝕技術高低直接決定了芯片制程的大小，并且在成本上僅次于光刻。而5納米相當于頭發絲直徑（約為0.1毫米）的二萬分之一，方寸間近乎極限的操作對刻蝕機的控制精度提出超高要求。
雖然我國集成電路產業在設備領域整體落后，但刻蝕機方面已在國際取得一席之地，中微半導體成績尤為突出。
中微半導體是中國大陸首屈一指的集成電路設備廠商，2004年由尹志堯博士與杜志游博士、倪圖強博士、麥仕義博士等40多位半導體設備專家創辦，主要深耕集成刻蝕機領域，研制出中國大陸第一臺電介質刻蝕機。
目前，中微半導體的介質刻蝕設備、硅通孔刻蝕設備、MOCVD設備等均已成功進入海內外重要客戶供應體系。截至2017年底，已有620多個中微半導體生產的刻蝕反應臺運行在海內外39條先進生產線上。
在目前全球可量產的最先進晶圓制造7納米生產線上，中微半導體是被驗證合格、實現銷售的全球五大刻蝕設備供應商之一，與泛林、應用材料、東京電子、日立4家美日企業為7納米芯片生產線供應刻蝕機。
作為臺積電長期穩定的設備供應商，據悉中微半導體在臺積電量產28納米制程時兩者就已開始合作并一直延續至如今，這次5納米生產線將再次采用中微半導體的刻蝕設備，足見臺積電對中微半導體技術的認可，可謂突破了“卡脖子”技術，讓國產刻蝕機躋身國際第一梯隊。
展開 看點：為何近些年來刻蝕設備的價值占比不斷上升？中國刻蝕設備發展如何？
光刻機、刻蝕機和薄膜沉積設備是芯片制造過程中的三大核心設備，如果把芯片比作一幅平面雕刻作品，那么光刻機是打草稿的畫筆，刻蝕機是雕刻刀，沉積的薄膜則是構成作品的材料。光刻的精度直接決定了元器件刻畫的尺寸，刻蝕和薄膜沉積的精度則決定了光刻的尺寸能否實際加工，因此光刻、刻蝕和薄膜沉積設備是芯片加工過程中最重要的三類主設備，價值占前道設備的近 70%。
在高端光刻領域，浸沒式光刻是干法光刻的替代技術，新舊技術的替代帶來了光刻機的完全壟斷。ICP 刻蝕并不是 CCP刻蝕的替代技術，而是各有所長，側重了不同工藝步驟，新舊技術共存形成了刻蝕領域的寡頭競爭。光刻機的技術瓶頸推動刻蝕市場發展。在光刻技術停滯不前的情況下，想要繼續提升制程大體有兩個思路，即雙重光刻+刻蝕，或多重薄膜+刻蝕，無論用哪種思路都離不開刻蝕步驟的增加。芯片設計的變化帶來刻蝕設備需求的提升，近幾年來 3D NAND 等新結構的應用導致在存儲器制造過程中刻蝕步驟大幅增加。
本期的智能內參，我們推薦東興證券的報告《半導體設備：刻蝕機走在國產替代前列》， 詳解刻蝕設備的發展歷程，以及中國刻蝕設備的逆襲邏輯。
本期內參來源：東興證券
原標題：
《半導體設備：刻蝕機走在國產替代前列》
作者：劉慧影 劉奕司
半導體設備推動芯片制造業的發展
1、 半導體設備推動摩爾定律的實現
半導體是指在某些條件下導電某些條件下不導電的一類材料，生活中常用“半導體”一詞來泛指半導體電子元器件。集成電路是最重要的一類半導體器件，又稱為芯片。
展開 這些企業即將出席2021功率半導體大會
4月6日，中微公司董事長、總經理尹志堯透露，公司研發的等離子刻蝕設備已經進入客戶的5nm生產線。
尹志堯表示，公司的等離子體刻蝕設備已應用在國際一線客戶從65納米到14納米、7納米和5納米及其他先進的集成電路加工制造生產線和先進封裝生產線。
其中，公司開發的12英寸高端刻蝕設備已運用在國際知名客戶最先進的生產線上并用于5納米、5納米以下器件中若干關鍵步驟的加工。
此外，公司MOCVD設備在行業領先客戶的生產線上大規模投入量產。
中微公司也在互動平臺上證實了這一說法，稱公司刻蝕設備確實進入了5納米生產線。
中微公司瞄準世界科技前沿，主要從事高端半導體設備及泛半導體設備的研發、生產和銷售。
公司的刻蝕設備已應用于全球先進的7納米和5納米及其他先進的集成電路加工制造生產線及先進封裝生產線。
中微公司作為設備公司，向客戶提供可加工先進器件的設備，協助、配合客戶實現先進器件的開發和生產。
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刻蝕機的最新內容
半導體設備制造：封裝設備、擴散設備、焊接設備、清洗設備、測試設備、制冷設備、氧化設備、貼片機、單晶爐、氧化爐、研磨機、光刻機、刻蝕機、拋光機、離子注入設備、CVD/PVD設備、涂膠/顯影機、回流焊、波峰焊、探針臺、潔凈室設備等。
應用場景與價值
從氫燃料電池測試臺的高壓氫氣微量加注，到半導體刻蝕機中的特種氣體精確配比，再到超臨界流體萃取實驗，諾冠高壓比例閥正在幫助全球客戶提升產品良率、降低能耗并確保生產安全。
刻蝕機、硅晶圓、光刻膠等關鍵軟硬件。
刻蝕機、離子注入設備、CVD/PVD設備固晶機、等離子清洗設備、切割機、裝片機、鍵合機、焊線機、回流焊,波峰焊、測試機、分選機、耦合機、載帶成型機、檢測設備、恒溫恒濕試驗箱、傳感器、封裝模具、測試治具、精密滑臺、步進電機、閥門、探針臺、潔凈室設備、水處理等;
半導體材料：
硅晶圓、硅晶片、光刻膠、晶圓膠帶、光掩膜版、電子氣體、CMP拋光材料、光阻材料、濕電子化學品、濺射靶材、封測材料
這些高精尖設備的內部，承載著無數精密加工的零部件——從光刻機的復雜結構，到刻蝕機的工作腔室，再到探針卡的微細針座。半導體裝備的每一次突破，既源于設計理念的創新，也依賴于精密制造工藝的堅實支撐。
01 灣芯盛況：半導體自主化的黎明時刻
本屆灣區半導體產業生態博覽會規模空前，展覽面積超過60000平方米，匯聚了600余家國內外優質企業。
同時芯片尺寸的縮小和制造還離不開各種芯片生產機器，如光刻機、刻蝕機等，這就進一步加劇了全球的芯片競爭。
半導體設備制造：封裝設備、擴散設備、焊接設備、清洗設備、測試設備、制冷設備、氧化設備、貼片機、單晶爐、氧化爐、研磨機、光刻機、刻蝕機、拋光機、離子注入設備、CVD/PVD設備、涂膠/顯影機、回流焊、波峰焊、探針臺、潔凈室設備等。
2.4 陶瓷基板及金屬化涉及重點設備
陶瓷粉體制成陶瓷基板，再通過金屬化工藝進行線路的刻蝕，工藝流程繁多且復雜，涉及相關設備眾多，例如球磨機、真空脫泡機、流延機、等靜壓機、切片機、絲網印刷、激光打孔、排膠燒結爐、鍍膜設備、刻蝕機、電鍍機，以及檢測所需的測厚儀、粘度計、紅外光譜儀、導熱系數測量儀等等相關設備。
第四部分：MCU產業鏈概況
MCU產業鏈上游為半導體材料及半導體設備，主要包括硅片、光刻膠、光掩模、電子特種氣體、靶材、單晶爐、刻蝕機、光刻機等。中游為MCU制造環節，主要包括芯片設計、單晶硅片制造、晶圓制造、芯片封測。下游應用領域包括汽車電子、工業控制、消費電子、計算機網絡等。
前道設備用于晶圓制造過程，覆蓋從光片到晶圓的成百上千道工序，主要有光刻機、刻蝕機、薄膜沉積機、離子注入機、CMP設備、清洗機、前道檢測設備和氧化退火設備八大類，前道設備占據了整個市場的80%～85%，其中光刻機、刻蝕機和薄膜設備是價值量最大的三大環節，各自所占的市場規模均達到了前道設備總量的20%以上；后道設備主要分為測試設備和封裝設備。
