別把刻蝕機(jī)和光刻機(jī)混為一談

小杰

中微刻蝕設(shè)備整體結(jié)構(gòu)分布圖

刻蝕機(jī)和光刻機(jī)大不同

在 5G、AIoT 等新興技術(shù)合力推動(dòng)下，產(chǎn)業(yè)智能化進(jìn)程加速，下游應(yīng)用市場(chǎng)需求迸發(fā)，拉動(dòng)著全球半導(dǎo)體需求放量上漲，反向驅(qū)動(dòng)上游半導(dǎo)體制造設(shè)備需求和技術(shù)更迭。據(jù)方正證券報(bào)告預(yù)計(jì)，全球晶圓制造設(shè)備（WFE）市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到850 億美元量級(jí)。SEMI 預(yù)測(cè)2025 年全球刻蝕設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至155 億美元（約合超1000 億元），CAGR 約為5%。

在這樣的背景之下，網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)一些內(nèi)容，報(bào)道中微發(fā)布了最新的EUV 光刻機(jī)，這是真的嗎？

從技術(shù)上來講， 現(xiàn)在全世界也就ASML 有能力制造EUV 光刻機(jī)，且不說國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體很多領(lǐng)域還在發(fā)展中，就算技術(shù)進(jìn)展不錯(cuò)，也沒聽說誰有能力單獨(dú)制造EUV 光刻機(jī)。

從我們了解的情況進(jìn)行了一下分析，基本可以確定，大概是某些自媒體為了博流量和熱度，自己也沒什么技術(shù)水平和辨析能力，所以將中微做的刻蝕機(jī)當(dāng)作光刻機(jī)拿來吹了一番。而且吹的時(shí)候也是邏輯漏洞百出，一方面表示這是中國(guó)自主研發(fā)的EUV 光刻機(jī)，一方面又在說這是采用了ASML 的技術(shù)。

中微半導(dǎo)體在半導(dǎo)體行業(yè)的地位倒是相當(dāng)高，盡管不做光刻機(jī)，也很早就官方表態(tài)無意進(jìn)入光刻機(jī)領(lǐng)域，不過中微半導(dǎo)體在芯片行業(yè)依然有著舉足輕重的地位，因?yàn)樗麄冏龅脑O(shè)備同樣對(duì)芯片制造非常重要，那就是刻蝕機(jī)。

刻蝕機(jī)的結(jié)構(gòu)可以分為主體和附屬設(shè)備兩大部分。其中刻蝕設(shè)備主體包括EFEM（設(shè)備前端）、TM（傳輸模塊）、PM（工藝模塊）三大模塊；附屬設(shè)備則是為以上三大模塊提供保障支持，布局相對(duì)獨(dú)立于機(jī)臺(tái)主體。

大家對(duì)于芯片制造而言，更多關(guān)注了光刻機(jī)，而缺乏對(duì)刻蝕機(jī)的了解。說到刻蝕機(jī)，其實(shí)它在芯片制造中的地位同樣非常重要。光刻機(jī)、薄膜機(jī)、刻蝕機(jī)在芯片制造中都是缺一不可的，如果簡(jiǎn)單點(diǎn)來形容，光刻機(jī)是在硅片上畫圖，那刻蝕機(jī)就是將不需要的東西去掉。甚至在之前，美國(guó)同樣將刻蝕機(jī)作為管控設(shè)備，不允許對(duì)中國(guó)出口。只不過在中微半導(dǎo)體自主研發(fā)的刻蝕機(jī)達(dá)到全球先進(jìn)水平后，這個(gè)設(shè)備才解除了管控。

根據(jù)工作原理不同，刻蝕最常見的分類就是干法刻蝕和濕法刻蝕，兩者的區(qū)別在于是否使用溶劑或溶液進(jìn)行刻蝕。其中，干法刻蝕市場(chǎng)占比超95%。

濕法刻蝕：浸入化學(xué)溶液中進(jìn)行腐蝕去除，這種方法具有成本低、刻蝕速度快和生產(chǎn)率高的優(yōu)勢(shì)；但會(huì)導(dǎo)致掩膜與刻蝕后的氧化膜不能完全對(duì)齊，因此難以保證制程線寬的精細(xì)度，導(dǎo)致良率下降。

干法刻蝕：干法刻蝕也被稱為等離子體刻蝕，在半導(dǎo)體刻蝕中占主流地位。等離子體刻蝕機(jī)根據(jù)等離子體產(chǎn)生和控制技術(shù)的不同而大致分為兩大類，即電容耦合等離子體（CCP）刻蝕機(jī)和電感耦合等離子體（ICP）刻蝕機(jī)。CCP 刻蝕機(jī)主要用于電介質(zhì)材料的刻蝕工藝，ICP 刻蝕機(jī)主要用于硅刻蝕和金屬刻蝕，亦稱為導(dǎo)體刻蝕機(jī)。介質(zhì)刻蝕的對(duì)象是氧化硅、氮化硅、二氧化鉿等介質(zhì)材料，而導(dǎo)體刻蝕的對(duì)象包括硅材料（單晶硅、多晶硅和硅化物等）和金屬材料（鋁、鎢等）。

隨著芯片特征尺寸的減小和鹵素類等離子體能量的逐漸提高，刻蝕工藝腔和腔體內(nèi)部件的耐等離子體刻蝕性能變得越來越重要，而陶瓷材料具有較好的耐腐蝕性能。等離子體刻蝕設(shè)備上采用陶瓷材料制作的部件主要有窗視鏡、氣體分散盤、噴嘴、絕緣環(huán)、蓋板、聚焦環(huán)和靜電吸盤等，這些國(guó)產(chǎn)廠商都能夠制造出來。

刻蝕機(jī)三強(qiáng)之一也要看清市場(chǎng)

需要知道的是，光刻機(jī)和刻蝕機(jī)其實(shí)是需要同步的，比如要生產(chǎn)7nm 或者5nm 的芯片，不但需要EUV 光刻機(jī)，同時(shí)刻蝕機(jī)也要達(dá)到支持7nm 以及5nm 的水準(zhǔn)。中微半導(dǎo)體在這部分是比較先進(jìn)的，2018 年就開始攻克5nm，前兩年已經(jīng)可以商業(yè)化，而最近又攻克了3nm 的刻蝕機(jī)。我們估計(jì)一些人就是看到了這個(gè)，才誤以為中微半導(dǎo)體搞定了EUV 光刻機(jī)，的確讓人有點(diǎn)哭笑不得。

事實(shí)上從一些靠譜的報(bào)道看到，中微的刻蝕機(jī)現(xiàn)在出口量也不小，比如說臺(tái)積電就在使用中微的刻蝕機(jī)，臺(tái)積電在美國(guó)的芯片代工廠，去年就開始進(jìn)口中微生產(chǎn)的刻蝕機(jī)設(shè)備，甚至于更早臺(tái)積電就在中國(guó)臺(tái)灣使用中微半導(dǎo)體的刻蝕機(jī)了。然后就有人又開始想，既然美國(guó)不允許我們購(gòu)買光刻機(jī)，那么為啥我們不能封禁刻蝕機(jī)的出口呢？

這個(gè)問題其實(shí)想想就知道，中微刻蝕機(jī)的水平很高，但并不是全球獨(dú)一無二。要知道目前全球三大刻蝕機(jī)廠商，分別是美國(guó)泛林半導(dǎo)體、應(yīng)用材料以及日本的東京電子這三家，他們的刻蝕機(jī)占據(jù)了全球94% 的市場(chǎng)。中微不是攻克了3nm 的刻蝕機(jī)么？但是除了中微之外，包括日本東京電子、美國(guó)應(yīng)用材料等，其實(shí)也已經(jīng)早早解決了，更別說其他工藝的刻蝕機(jī)了。所以我們既然無法形成“壟斷”，那還不如多出口賺外匯呢。

說了這么多，回到我們想說的東西上來，支持國(guó)內(nèi)自主研發(fā)芯片沒問題，鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)開發(fā)國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)也沒問題，但是要從技術(shù)的本質(zhì)來思考問題，不要人云亦云。