光刻
關注創建者：秀起來 創建時間：2018-11-21
光刻的視頻教程
使用Ansys Lumerical 設計III-V電吸收調制器
在加入Lumerical之前，他有多年光學仿真工具使用經驗，并曾于日本IBM研究所、臺灣TSMC、荷蘭ASML等公司之研發部門任職，從事硅光元件、微影制程、以及極紫外光刻機開發。
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Ansys Lumerical光子集成電路PIC 有源器件的設計與仿真
在加入Lumerical之前，他有多年光學仿真工具使用經驗，并曾于日本IBM研究所、臺灣TSMC、荷蘭ASML等公司之研發部門任職，從事硅光元件、微影制程、以及極紫外光刻機開發。 更多視頻請關注Ansys數字資源中心：https://v.ansys.com.cn
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光刻的實例教程
光刻是半導體制造微圖形工藝的核心，光刻膠是關鍵材料
光刻膠是光刻工藝中最關鍵材料，國產替代需求緊迫。光刻工藝是指在光照作用下，借助光刻膠將掩膜版上的圖形轉移到基片上的技術，在半導體制造領域，隨著集成電路線寬縮小、集成度大為提升，光刻工藝技術難度大幅提升，成為延續摩爾定律的關鍵技術之一。同時，器件和走線的復雜度和密集度大幅度提升，高端制程關鍵層次需要兩次甚至多次曝光來實現。其中，光刻膠的質量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關鍵因素。目前，日本和美國光刻膠巨頭完全主導了高端光刻膠市場。2019 年 7 月的日韓貿易摩擦中，日本通過限制對韓出口光刻膠，引發韓國半導體產業鏈震蕩。中美貿易摩擦大背景下，光刻膠也成為深刻影響中國半導體產業鏈安全的關鍵材料。
光刻膠經過幾十年不斷的發展和進步，應用領域不斷擴大，衍生出非常多的種類。不同用途的光刻膠曝光光源、反應機理、制造工藝、成膜特性、加工圖形線路的精度等性能要求不同，導致對于材料的溶解性、耐蝕刻性、感光性能、耐熱性等要求不同。因此每一類光刻膠使用的原料在化學結構、性能上都比較特殊，要求使用不同品質等級的光刻膠專用化學品。1959 年光刻膠被發明以來，被廣泛運用在加工制作廣電信息產業的微細圖形路線。作為光刻工藝的關鍵性材料，其在 PCB、TFT-LCD 和半導體光刻工序中起到重要作用。
圖表1：ASML EUV 光刻機 3400C
圖表2：光刻膠旋轉涂敷于晶圓上
光刻膠是光刻工藝的核心材料
光刻膠又稱光致抗蝕劑，它是指由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分構成的對光敏感的混合液體。
展開 2020年5 月 19 日，上海微電子裝備（集團）股份有限公司稱，其自研的高亮度 LED 步進投影光刻機，是中國首臺面向 6 英寸以下中小基底先進光刻應用領域的光刻機產品，已從 1200 多個申報項目中成功突圍，入選“上海設計 100+”。
2020年10 月15 日，南京集成電路產業服務中心副總經理呂會軍向媒體證實中國將建立一所南京集成電路大學，專門培養實踐型芯片研發人才，以加速芯片的國產化。
誠然，中國在光刻機這條路上還有很長的路要走，但在經歷了卡脖子的困境后，相信中國企業已經意識到自主研發的重要性。而美國長期的封鎖和打壓只會激發中國放棄僥幸，集中力量，讓核心科技硬起來。
同時，對于國內的光刻企業還要給予耐心，不能急功近利。
參考來源：
1.《從未存在的“7nm”光刻機》，唯芯派
2.《荷蘭又能賣光刻機給中國了，還不用美國許可，有這樣的好事？》 雷鋒網
3.《斥資12億美元！中芯國際：與ASML簽訂購買用于生產晶圓產品》，快科技
4.知乎
展開 當傳統光刻逼近物理極限，計算光刻憑借光學仿真、圖形校正等核心能力，成為突破芯片特征尺寸瓶頸、有效保障生產良率的關鍵支撐，廣泛賦能消費電子、高端制造等核心領域。
武漢二元科技深諳光刻技術的核心作用，未來將深耕計算光刻領域，此文章為該系列第一篇，后續將持續更新計算光刻系列文章，推動計算光刻技術突破，助力光電產業發展。
01/簡介
計算光刻技術作為分辨率增強技術的重要延伸，其核心定義是借助計算機輔助技術，提升光刻工藝中圖形轉移的保真度。這一技術的出現，與集成電路產業的發展需求密切相關——隨著芯片特征尺寸持續縮小，傳統光刻技術逐漸逼近物理極限，分辨率提升遭遇瓶頸，而計算光刻通過數值建模與工藝仿真優化的核心路徑，成為突破這一瓶頸、提高光刻分辨率的關鍵解決方案。
該技術的核心體系涵蓋光學成像物理仿真、光學鄰近效應校正以及光源-掩膜協同優化等關鍵技術。其作用機制在于，通過專業軟件對光刻系統的核心元素（包括光源、掩膜版、光學鏡頭等）進行精準模擬與參數優化，從技術層面助力光刻機突破硬件限制，更精準地刻蝕芯片的微小結構。最終，這一技術不僅實現了光刻分辨率的顯著提升，還有效保障了芯片生產的良率，為集成電路向更小特征尺寸發展提供了核心支撐。
02/關鍵技術原理與方法
在計算光刻的核心技術體系中，光學鄰近效應校正（OPC）與光源掩模聯合優化（SMO）是兩大關鍵技術，二者從不同維度提升圖形轉移精度與光刻分辨率，共同構筑起計算光刻的技術核心。
光學鄰近效應校正（OPC）以修正光刻后圖形缺陷和變形為核心目標，是保障圖形復刻精度的基礎技術。
展開 5月27日，半導體光刻膠概念股開盤即走強，截至收盤，A股光刻膠板塊漲幅達6.48%。其中晶瑞股份、廣信材料直線拉升大漲20%封漲停，容大感光大漲13.28%，揚帆新材大漲11.37%，南大光電大漲9.72%，雅克科技大漲9.93%，強力新材、上海新陽、彤程新材等跟漲。
圖源：同花順財經
光刻膠板塊的大漲吸引了產業注意 ，國產光刻膠再遇發展良機？
KrF光刻膠海外供應告急
據了解，光刻膠板塊本輪異動的背后，是KrF光刻膠海外供應告急。自日本福島2月份發生強震后，光刻膠市場一度傳出“因受地震影響，信越化學KrF光刻膠生產以及海外供貨受阻”的消息，但是時隔3個月，KrF光刻膠在中國大陸的供應困境依然沒有緩解。
據集微網5月26日晚間報道，通過多方信源獲悉，由于日本信越化學KrF光刻膠產能不足等原因導致中國大陸多家晶圓廠KrF光刻膠供應緊張，已通知部分更小規模晶圓廠停止供貨KrF光刻膠。
從KrF光刻膠的供需來看，當前的中國大陸KrF光刻膠供應告急不難理解。
在供應方，中國大陸光刻膠嚴重依賴進口，國產化率不足5%，就ArF 光刻膠供應而言，當前該市場由日本企業壟斷，頭部聚集效應極為明顯。
展開 目前整個半導體光刻膠里面，仍然是以KrF和ArF光刻膠為主。根據CINNO Research統計， 在全球市場中，ArF/ArFi光刻膠為最大采購金額的半導體用光刻膠產品，在2021年預計將占整體全球半導體光刻膠的過半采購額。
光刻膠的“新”應用
光刻膠在光刻工藝過程中，用作抗腐蝕涂層材料。半導體材料在表面加工時，若采用適當的有選擇性的光刻膠，可在表面上得到所需要的相應圖像。要想制造芯片（面板、PCB）等半導體元器件，除了我們常說的光刻機外，還需要光刻膠，它是半導體的關鍵一環。
光刻膠除了在傳統半導體顯影、腐蝕等工藝扮演重要角色外，其也開始在新的環節顯露出應用前景。以無偏光片技術的應用為例，光刻膠中的低溫OC和低溫BM便成為了關鍵。
目前無偏光片技術名為Pol-less結構，也稱為COE結構（Color filter On Encapsulation），當中的關鍵則是取代偏光片的那一層彩膜（Color Filter）和像素間隙的黑矩陣（BM，Black Matrix），兩者屬于光刻膠材料中的低溫OC與低溫BM。
JSR（上海）技術總監皇甫俊表示：“傳統情況下，OLED屏需要把偏光片粘合一起，正常情況下偏光片厚度有幾十微米，屏幕就會比較厚。因此可以利用低溫OC材料替代偏光片，實現COE的結構，不但能夠降低厚度，而且也有不俗的反射率。”
此外皇甫俊也提到，目前無偏光片結構AMOLED屏幕都是基于薄膜封裝，所以需要采用低溫光刻膠和低溫加工工藝，這要求相關的材料具備良好的低溫性能。無偏光片技術可以在相同的顯示亮度下，屏幕功耗更低；或者在相同的功耗下，屏幕亮度更亮。此外，相比偏光片能夠大幅降低屏幕的厚度，利于延長折疊屏的壽命，降低偏光片的使用成本。
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光刻的最新內容
表面浮雕光柵（SRG）和體積全息光柵（VHG）
目前業內有兩種類型的衍射光柵：
表面浮雕光柵
體積全息光柵
表面浮雕光柵具有使用金剛石車削、3D打印或光刻技術等機械方法制造的小型周期性刻線。每種光柵中的刻線都不相同，使設計人員能夠根據預期應用和波長范圍定制光柵，實現對光的調控。
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。
</p><p>核心模組主要是由玻璃基板以及微透鏡陣列構成的多層結構“芯片”，模組入光面由上百個微型透鏡組成，主要是將入射光聚焦到中間層；模組中間層是圖像掩膜，通過光刻工藝實現了所需的投影圖像陣列；模組出光面同樣是一層微透鏡陣列結構，能夠實現將掩膜上的圖案精確成像并投射到目標面，每個透鏡單元投影的疊加最終形成明亮清晰的最終圖像。</p><p>光闌用于阻擋雜散光，能夠消除投影成像過程中鬼影等問題。
Thorlabs和RPC Photonics聯手共同推出的新型漫射體及光束整形技術，可以解決其他技術的不足，大大改善了諸如光刻系統、有效固態照明，顯示，背光，顯示亮度增強和投影屏等大多數應用的性能。這項我們稱之為工程漫射體（Engineered DiffusersTM）的新概念，與其他技術有許多不同。
例如，可以通過使用電子束光刻將PMMA等合成聚合物沉積到金納米表面來制造這些材料。
漸變折射率表面等離子體光子學超材料，被用于制造呂內堡透鏡和伊頓透鏡，這些透鏡與表面等離子體激元相互作用，而不是與傳統的光子相互作用。
此外，業界還提出了三維負折射率超材料，其可能通過自裝配、多層薄膜沉積和聚焦離子束銑削進行制造。
盡管Bronkhorst MFC具備卓越的長期穩定性（典型漂移<±0.5%滿量程/年），但在以下場景中，我們仍建議用戶進行定期人工校準：
關鍵工藝應用：如半導體CVD、光刻氣路、疫苗生產等對流量精度要求極高的領域；
氣體種類頻繁更換：若同一臺MFC用于多種不同氣體，且未啟用多氣體自動切換功能；
極端工況：長期處于高溫、高濕、強振動或腐蝕性環境中；
法規合規要求
從ASML的光刻機到Moore Nanotech的金剛石車床，從imec的工藝模塊授權到Synopsys的光學設計軟件，國內產業在工具鏈的源頭上面臨著系統性的受制于人。這不僅推高了研發和生產成本，更重要的是限制了技術迭代的速度和自主定義工藝的能力。
（5）產業標準與生態話語權的缺失
在傳統RGB傳感器時代，MIPI等接口標準由國際巨頭主導，國內企業是標準的跟隨者。
例如，可以通過使用電子束光刻將PMMA等合成聚合物沉積到金納米表面來制造這些材料。
漸變折射率表面等離子體光子學超材料，被用于制造呂內堡透鏡和伊頓透鏡，這些透鏡與表面等離子體激元相互作用，而不是與傳統的光子相互作用。
此外，業界還提出了三維負折射率超材料，其可能通過自裝配、多層薄膜沉積和聚焦離子束銑削進行制造。
本文聚焦BCS計算光刻理論體系，系統解析各核心模塊的構建邏輯與內在關聯，闡明其在光刻優化中的作用機理，為先進計算光刻技術的工程化應用提供理論支撐。
在先進制程光刻的光源優化中，貝葉斯壓縮感知（BCS）光源優化技術是實現“少測量、高精度、易制造”光源的核心支撐——它以概率統計與先驗約束為核心，讓光源信號的重構既高效又貼合實際工藝需求。
什么是波導？2個月前
光學波導的制造
光學波導的制備技術包括：
光刻
激光寫入
薄膜沉積
光纖拉制
直寫技術
對于片上光學波導，半導體芯片采用傳統IC芯片的半導體制造工藝制成的。
