Coherent 的尖端雷射、材料等產(chǎn)品旨在支援先進(jìn)處理器的制造。

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)爆炸式成長，預(yù)計到2023年將達(dá)到驚人的1兆美元市場（2023年該市場規(guī)模將超過5000億美元）。這種擴展主要是由微處理器的不斷微型化和不斷提升的功能所推動的。每一代更小、更強大的芯片都能實現(xiàn)全新的技術(shù)，同時也降低現(xiàn)有應(yīng)用的成本。這形成了一個“良性循環(huán)“，芯片技術(shù)的改進(jìn)帶來新產(chǎn)品和服務(wù)，進(jìn)而推動對更先進(jìn)半導(dǎo)體的進(jìn)一步需求。

目前，有幾個關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)推動著大部份此類需求，而汽車產(chǎn)業(yè)是該產(chǎn)品的一大應(yīng)用領(lǐng)域，汽車正在演變?nèi)缤友b著車輪的智慧手機，并整合了大量的演算能力，高性能演算也是推動增長的因素之一。此舉旨在滿足日益增長的人工智能（AI）和云端計算的需求。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的普及，無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施也隨之而來。

最后，微處理器在工廠自動化和物流等工業(yè)市場中發(fā)揮著巨大的影響，盡管與消費相關(guān)市場相比，這是一個相對低成長的市場，但對于半導(dǎo)體來說，這是一個非常穩(wěn)定和可持續(xù)的市場。

幾十年來，Coherent一直提供對半導(dǎo)體制程與元件封裝至關(guān)重要的雷射、光學(xué)元件、和材料。在某些情況下，我們的技術(shù)一直是微電子制造的關(guān)鍵推動因素。

我們應(yīng)該會繼續(xù)加強在這一市場的參與度。因為隨著電路尺寸的縮小以支援剛才提到的趨勢，其制造、組裝和檢查流程中使用的必要系統(tǒng)必須更加精確和復(fù)雜。這為Coherent提供了更多的機會，因為我們的技術(shù)通常支援提高制造精度和提升產(chǎn)能。

在這篇文章中，我們將專門研究Coherent產(chǎn)品如何支援半導(dǎo)體制造最基礎(chǔ)步驟---曝光技術(shù)的進(jìn)步。

極紫外（EUV）曝光

曝光是半導(dǎo)體制造的核心技術(shù)，涉及將光罩上的電路圖案投射在硅晶圓上的感光層，以生成實際的元件（例如晶體管）結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體曝光技術(shù)利用波長為248nm或193nm的準(zhǔn)分子雷射來實現(xiàn)這一點。這些雷射已將產(chǎn)業(yè)帶到了“10nm節(jié)點“（節(jié)點是與芯片世代相關(guān)的術(shù)語，通常包括更小的尺寸特性）。但為了轉(zhuǎn)換到更小的節(jié)點（可能包含更小的特性），基本物理原理顯示需要更短波長的光。

極紫外曝光（EUV）代表了該領(lǐng)域的關(guān)鍵進(jìn)步。EUV曝光使用波長約為13.5um的光源，這使芯片制造商能夠達(dá)到7nm, 5nm, 3nm和2nm的節(jié)點。

為了產(chǎn)生這種EUV光，高功率紅外二氧化碳雷射照射在一股微小、且熔融的錫滴上。雷射使錫蒸發(fā)并形成電漿（電子從原子中解離出來的氣體），而EUV光源即由此電漿激發(fā)產(chǎn)生。

產(chǎn)生和傳輸這種波長光線的過程非常復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性，需要極高的精度以及在極端條件下可靠的操作。后者是關(guān)鍵，因為半導(dǎo)體制造廠的停機時間每小時可能造成數(shù)十萬、甚至數(shù)百萬美元的損失。

Coherent 為EUV 曝光系統(tǒng)提供多種光學(xué)元件，包括鉆石保護(hù)鏡片、雷射調(diào)變器和ZnSe雷射光學(xué)元件。

用于 EUV 曝光的光學(xué)元件

EUV 曝光系統(tǒng)中的二氧化碳雷射和光束傳輸系統(tǒng)包含許多光學(xué)元件，例如透鏡和鏡片。當(dāng)然，Coherent（原II-VI公司）自20世紀(jì)70年代以來一直是紅外光學(xué)市場的領(lǐng)導(dǎo)者，這是公司創(chuàng)立的技術(shù)根基，沒人有比我們更了解它。也就是我們成為EUV二氧化碳雷射系統(tǒng)最大的雷射光學(xué)元件供應(yīng)商的原因。

EUV系統(tǒng)的另一個重要光學(xué)元件是鉆石保護(hù)鏡，這是為了對雷射系統(tǒng)內(nèi)的各種模塊形成密閉環(huán)境，同時允許高功率的二氧化碳雷射不受衰減地通過。

雖然ZnSe通常用于此波長的鏡片和EUV系統(tǒng)，但由于多種原因，在一些要求極度嚴(yán)格的應(yīng)用中鉆石最愛到青睞，在超高功率作業(yè)下，熱透鏡效應(yīng)較低是其主要原因之一。熱透鏡會導(dǎo)致光束、像差和焦點位置的變化，所有這種都會影響系統(tǒng)性能。

此外，鉆石是所有已知材料中熱導(dǎo)率最高的，同時具有低熱膨脹系數(shù)（CTE）和極高的硬度。這表示鉆石可以承受高功率的激光束、且變形或劣化程度最??；并且，它可以承受并有效消散因吸收雷射而產(chǎn)生的任何熱能。

Coherent是這些大范圍多晶鉆石鏡片的領(lǐng)先供應(yīng)商，因為我們是一家垂直整合的制造商。我們在反應(yīng)爐中使用化學(xué)氣相沈積（CVD）技術(shù)來生長鉆石，該技術(shù)基于我們自已的專有設(shè)計和制程技術(shù)，這使我們能夠以精確產(chǎn)生EUV曝光系統(tǒng)光學(xué)鏡片所需特性的方式控制晶體生長。

用于EUV曝光的結(jié)構(gòu)零組件

我們的專業(yè)知識還包括制造由特殊陶瓷材料制成的EUV曝光系統(tǒng)零組件，例如：燒結(jié)碳化硅 (RB-SiC)。

RB-SiC具有出色的機械和熱穩(wěn)定性，使其成為包括檢查、測量和曝光在內(nèi)的廣泛半導(dǎo)體資產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用的理想選擇。支撐EUV光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性至關(guān)重要，而且只有使用這種RB-SiC陶瓷才有可能達(dá)成，可預(yù)計RB-SiC在結(jié)構(gòu)零組件方面具有很大的潛力。

Coherent使用傳統(tǒng)陶瓷生產(chǎn)制程和新開發(fā)的添加材料技術(shù)來生產(chǎn)RB-SiC。透過這些方法，可以將大型復(fù)雜形狀生產(chǎn)成近乎幾何形狀，而幾乎不需要精密加工。

Coherent：您的創(chuàng)新和成功合作伙伴

我們剛剛深入了解了Coherent如何將必要的創(chuàng)新技術(shù)與高性能組合產(chǎn)品，依照需求提供幫助給半導(dǎo)體設(shè)備商。但其它公司也生產(chǎn)高性能的產(chǎn)品，所以，我們的客戶選擇Coherent的原因通常不僅僅是如此。

其中一個因素是取得成本，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，與產(chǎn)品相關(guān)的營運成本對使用者來說，往往比其當(dāng)初購買價格更為重要，而造成這種情況的原因有以下幾點。

第一個是停機時間。如前面所提，即使是半導(dǎo)體生產(chǎn)線中出現(xiàn)短暫異常停機，也可能造成較大成本損失。因此，可靠性和正常運作至關(guān)重要，除了可為用戶節(jié)省資金外，并有助于確保他們能夠滿足既定的生產(chǎn)計劃。

第二個原因是操作的一致性和穩(wěn)定性。半導(dǎo)體制造有許多步驟，在這些步驟中，設(shè)備操作的任何變化都可能以不易立即察覺的方式改變正在生產(chǎn)的電路特性。其影響的是，當(dāng)產(chǎn)線在發(fā)現(xiàn)問題之前，可能已生產(chǎn)了一段時間的不合格零件，需要報廢或重工，這兩種情況都是昂貴且耗時的。

因此，設(shè)備商優(yōu)先考慮那些在自身技術(shù)方面擁有深厚專業(yè)知識，以及長期成功經(jīng)驗的供應(yīng)商。他們希望與那些產(chǎn)品符合規(guī)格、能按時交貨，并在嚴(yán)格的半導(dǎo)體制造環(huán)境中日復(fù)一日、始終如一地提供性穩(wěn)定質(zhì)量的公司合作。Coherent在這些方面表現(xiàn)突出，數(shù)十年來一直擁有超出預(yù)期的良好紀(jì)錄。

由于技術(shù)變革步伐的加快，另一個因素也隨之出現(xiàn)。半導(dǎo)體設(shè)備制造商尋求擁有大量內(nèi)部資源和公司規(guī)模，并能承諾在技術(shù)上進(jìn)行大量投資的供應(yīng)商，而這些都是為了跟上制造用于生產(chǎn)越來越微小電路的設(shè)備，所需的持續(xù)創(chuàng)新周期。

Coherent客戶可以放心，我們將長期致力于提供迅速回應(yīng)的服務(wù)?？蛻暨€想知道供應(yīng)商是否能夠繼續(xù)經(jīng)營幾十年，并能提供服務(wù)和維持備品供應(yīng)；說到服務(wù)，無論何時何地需要，他們都希望能夠立即獲得服務(wù)。Coherent的規(guī)模和穩(wěn)定性，加上廣泛的全球服務(wù)組織結(jié)構(gòu)，使我們的客戶有信心，無論是現(xiàn)在還是將來，我們都能實現(xiàn)所有的承諾。（作者：Coherent 供稿：臺灣鐳射科技應(yīng)用協(xié)會）