刻蚀机

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 半导体产业三大生产工艺环节分为：IC设计（电路与逻辑设计）、IC制造（前道工序）和IC封装与测试环节（后道工序）。IC制造环节又分为晶圆制造和晶圆加工两部分。晶圆加工则是指在制备晶圆材料上构建完整的集成电路芯片的过程，包含镀氧化、扩散、退火、离子注入、薄膜沉积、光刻、刻蚀、化学机械平坦化（CMP）等十余道工艺，其中最关键的三类主设备是光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备，价值占前道设备的近70%。光刻机已经成为最具关注的话题，其实刻蚀机同为其中重要的一环。刻蚀是在衬底上留下需要的图形电路。刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀，当前干法刻蚀是主流工艺；在干法刻蚀中，反应离子刻蚀应用最广泛。按照被刻蚀材料划分，等离子体刻蚀机分为硅刻蚀机、介质刻蚀机和金属刻蚀机；其中，介质刻蚀与硅刻蚀机分别占比49%以及48%，金属刻蚀仅占3%（数据来源：《半导体系列深度报告：刻蚀设备：最优质半导体设备赛道，技术政策需求多栖驱动》）。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 从公开信息可以看到，中国刻蚀设备的工艺节点已经达到5nm，并得到台积电的验证，追赶上主流半导体的步伐；在市场表现上看，国际大厂在中国市场的份额从最初几乎垄断到2019年下降至77%；北方华创的硅刻蚀机、金属刻蚀机，中微公司的介质刻蚀机在国内均已牢牢占据一席之地，并成功进军国际市场。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/aa32673b-c238-4268-8a38-1f3be32fbaa5.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" text-indent: 2em " 5nm的刻蚀机照片（中微官网） /span /p h3 style=" text-indent: 0em text-align: center " 曾经让人“绝望”的国际巨头 /h3 p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2019年全球刻蚀机市场份额由三家国际厂商瓜分，来自美国硅谷的泛林半导体（Lam Research）占53%，位于日本的东京电子东京电子（Tokyo Electron）占19%，同样是美国硅谷的应用材料（Applied Materials）占18%。尽管近年来刻蚀行业的后起之秀如雨后春笋，但这三家国际巨头仍共占全球九成以上的市场份额。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 上世纪70年代，半导体产业大发展，伴随着半导体产业的快速起步发展，相应的半导体设备公司也纷纷成立。1980年泛林半导体公司成立，凭借着对先进技术和产品的单纯追求，第二年便推出了第一款刻蚀机产品—AutoEtch，并于第四年在纳斯达克上市。90年代，泛林将业务拓展到CVD和显示面板领域，反而分散了公司的业务焦点，最终却适得其反市值暴跌。痛定思痛，泛林半导体将研发重心放在刻蚀设备领域，2007年后在刻蚀设备领域终于无可撼动。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 应用材料公司成立于1967年，是全球最大的半导体设备公司。公司位于美国硅谷，拥有极强的研发能力，官方资料显示，应用材料每年在研发上投入20亿美元，团队成员中30%为专业研发人员，平均每天（包括星期六和星期日）要申请四个以上的新专利。1981年应用材料克服了超大规模集成电路离子刻蚀的技术难题，进入刻蚀设备领域，开启了现代刻蚀时代。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 1963年，久保德雄和小高敏夫在东京创立了东京电子研究所，注册资本500万日元，员工6人。1968年，东京电子与Thermco Products Corp.合并，成为日本第一家半导体制造设备厂商。1975年，东京电子决定专注于半导体制造设备。1981年，东京电子成为了最顶级半导体制造设备厂商。1989年，半导体制造设备营收额全球第一，并连续三年蝉联冠军，至1991年。虽然东京电子的成长路径远不如前两家波澜壮阔，但它们对于研发的投入绝不缩水。2018财年东京电子研发费用约1200亿日元（约合80亿人民币）。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这些巨头都成立于上世纪60-80年代，伴随着半导体产业起步和发展而壮大，积累了强大的技术研发团队和专利壁垒，成为了刻蚀设备领域让人“绝望”的国际巨头。 /p h3 style=" text-indent: 0em text-align: center " 美国禁运下的“成功突围” /h3 p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 为了阻挠中国半导体产业发展，美国对半导体关键设备实施了禁运，其中包括了等离子体刻蚀机的禁运。从此中国刻蚀机领域开始了漫漫“突围”路。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2004年，尹志尧和16位同仁一起，从美国回到中国，在上海浦东创建了中微。尹志尧曾在硅谷Intel公司、LAM研究所、应用材料公司等电浆蚀刻供职16年。尹志尧曾发起硅谷中国工程师协会并担任主席。尹志尧在硅谷工作的时候，其团队让公司占据全球将近一半的市场，并且在半导体行业拥有多项专利。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 为追赶国际先进水平，中微公司成立后采用了全员持股的激励制度，吸引了来自世界各地具有丰富经验的半导体设备专家，形成了技术精湛、勇于创新、专业互补的国际化人才研发队伍，并始终保持大额的研发投入和较高的研发投入占比，2019年净利润同比增长108% 研发投入占营收比为21.81%。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2007年，中微公司首台甚高频去耦合等离子体刻蚀设备Primo D-RIE研制成功。作为中微第一代电介质刻蚀产品，在同年的日本半导体博览会上发布，是12英寸双反应台多反应腔主机系统，用于65nm到16nm技术节点，可以灵活配置多大三个双反应台反应腔。每个反应腔都可以在单晶圆反应环境下，同时加工两片晶圆。刻蚀设备采用了双反应台技术增加了产能输出，可以有效降低客户的成本，相较于同类产品具有很高的性价比优势。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2011年，中微第二代电介质刻蚀产品Primo AD-RIE刻蚀设备研制成功，可用于45nm到14nm后段制程以及10nm前段应用的开发。同时，中微通过建立全球化的采购体系，与供应商密切合作，制造出模块化、易维护、具有成本竞争优势的产品；其通过科学的方法管理库存，有效地降低了公司的运营成本。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2013年，CCP刻蚀设备产品Primo SSC AD-RIE刻蚀设备研制成功，可用于40-7nm工艺。三代刻蚀设备，不断迭代，产品线覆盖了多个制程的微观器件的众多刻蚀应用。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 半导体设备产业的波动要大于半导体芯片产业的波动，更大于 GDP 的波动。仅靠单一的设备产品来发展的企业无法抵御市场波动带来的不确定性。为此，中微公司的半导体设备实现了多产品覆盖，2010年，首台深硅刻蚀设备产品研制成功；2012年首台MOCVD设备产品研制成功，产品覆盖集成电路、MEMS、LED 等不同的下游半导体应用市场。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在中微的主要产品线刻蚀设备方面，国际巨头泛林科技、东京电子和应用材料均实现了硅刻蚀、介质刻蚀、金属刻蚀的全覆盖，他们占据了全球干法刻蚀机市场的90%以上份额。即便如此，中微还是在介质刻蚀领域实现了突围，将产品打入台积电、联电、中芯国际等芯片生产商的40多条生产线，并实现了量产。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 不同于中微公司从介质刻蚀机入手，北方华创选择从硅刻蚀机入手。在国家02专项的支持下，北方华创在硅刻蚀机领域不断实现突破，先进制程工艺一路上扬，28nm，22nm都实现了突破。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 国产刻蚀机的不断突破，最终使得美国在2015年解除了对中国的刻蚀机禁运。国产刻蚀设备的不断进步终于突破了美国的封锁。 /p h3 style=" text-align: center text-indent: 0em " “与狼共舞”勇夺“世界三强”一席 /h3 p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 伴随着美国解除对中国的刻蚀机禁运，国产刻蚀设备也开始进入国际市场并与世界刻蚀机巨头展开了激烈的竞争。而国内市场也迎来了激烈的角逐。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 面对来势汹汹的国际半导体设备巨头，中微公司进一步加大研发投入，提前布局。在2016年成功研制出首台ICP刻蚀设备产品Primo nanova，这是中微基于ICP开发的第一代产品，适用于14-7nm工艺技术节点。可以配置多达6个刻蚀反应腔和两个可选的去胶腔。之后不断改进设备，2018年改进Primo AD-RIE并进入5nm生产线，至今仍不断引领国内半导体设备和技术的发展。目前中微公司在介质刻蚀领域在世界上已获得一席之地，成为介质刻蚀领域的世界三强企业。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 于此同时，北方华创也在刻蚀机领域实现了节节突破，2016年研发出了14nm工艺的硅刻蚀机。虽然金属刻蚀市场很小，但在2017年11月，北方华创研发的中国首台适用于8英寸晶圆的金属刻蚀机，也成功搬入中芯国际的产线，这个也是有重大突破意义的。 /p p style=" text-indent: 2em " br/ /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " a href=" https://www.instrument.com.cn/zc/833.html" target=" _self" 电子束刻蚀系统专场：https://www.instrument.com.cn/zc/833.html /a /p

9月15日，中微半导体设备（上海）有限公司创始人、董事长、总经理尹志尧在公开演讲中探讨如何打造高质量、有竞争力的半导体设备公司时，表示目前半导体公司的设备主要可以分为四大类，光刻机、等离子体刻蚀机、薄膜设备、测试设备。以刻蚀机设备为例，等离子体刻蚀设备市场成长迅速，目前年市场规模超过120亿美元。并且等离子体刻蚀设备已经工厂中投入最大的部分，已经占到工厂设备成本的30%以上。尹志尧提到一定要将更大力度推动和发展半导体微观加工设备产业提到日程上来，半导体设备公司不仅是集成电路制造的供应商和产业链，也是集成电路制造的最核心部分。而大国博弈在经高科技战线上，集中在半导体设备和关键零部件的限制上。当前中微半导体开发的四类设备均达到了国际领先水平，如CCP电容性刻蚀机、ICP电感型刻蚀机、深硅刻蚀机、MOCVCD。其中，中微开发的第三代CCP高能等离子体刻蚀机，已经从过去的20:1发展到如今的60:1极高深宽比细孔。并且中微CCP刻蚀机在台湾领先的晶圆厂和存储厂，已经占据三成市场份额。中微的MOCVD设备在国际氮化镓基MOCVD市场占有率已在2018年第四季度已经达到了70%以上。尹志尧表示，十年来中国有54个公司和研究所曾宣布开发MOCVD设备，但目前只有中微一家成功，并且已经实现稳定的量产。多年来中微的MOCVD设备不断提高蓝绿光LED波长均匀性，目前LED波长片内均匀性已经做到0.71nm。如何将中微半导体做大做强，尹志尧表示中微以“四个十大”为中心，总结17年的经验与教训，继续发展科创企业的管理章法，其中包括：中微产品开发的十大原则；中微战略和商务的十大原则；中微运营管理的十大原则；中微精神文化的十大原则。在开发产品上，尹志尧表示不要老跟着外国人的设计，这样很难做出自己独有的产品，因此中微提出了甚高频去耦合反应离子体刻蚀，让高频、低频都在下电极，当前该技术已经具备一定优势。此外，中微公司还开发了CCP单台机和双台机，ICP单台机和双台机，可以覆盖90%的刻蚀应用，不仅在成本上降低30%，效率上也提升了50%。战略上，中微将通过三维成长（集成电路设备、泛半导体设备、非半导体设备），计划在未来10到15年成为国际一流的微观加工设备公司。公司运营管理上，中微通过运营KPI管理不断提升质量管理水平。截至2021年6月份，中微已经申请了1883个专利，并已获得1115个专利。尹志尧表示，尽管中微在知识产权上已经做得很全面，但也受到多次美国公司对中微发起的专利诉讼，有三次是美国公司对中微提起诉讼，一次是中微对美国公司发起的诉讼。值得注意的是，在专利诉讼中，两次获得了完全胜利，另外两次也在较大优势下达成和解。中微公司在等离子体刻蚀机的技术优势，也让美国在2015年取消了对中国的出口控制，而中微的相关产品出口环境也变得极为宽松。值得注意的是，中微实施了员工期权激励和全员持股的模式，认为这是高科技公司发展的生命线，也是社会主义集体所有制的核心。尹志尧认为，企业价格由投入的股本金带来和劳动创造的价值两部分组成，但公司80%的市值由劳动力创造。不忘初心，就是回到“资本论”，就是要解决剩余价格的合理分配问题。通过期权和股权将员工长期利益和企业绑定，使更多员工参加公司，使员工积极为公司工作，全员持股是中微赖以生存和发展的生命线。尹志尧提到，自己仅占公司1%的股份，但这并不意味着就无法将公司做好。让公司做大做强，要做到强群的总能量最大化和净能量最大化，总能量最大化即使所有阶层和所有部门人们的积极性群都发挥出来，净能量最大化即怎样使各个阶层和各个部门的能量不会在内耗中消失。最后，尹志尧表示，一家公司从初创公司做到成功，公司的文化和作风是主要应随，要建立一直领先的百年老店，初创时期，首先要有过硬的技术产品，到了大公司时期要有足够的运营能力，做到领头公司，则需要看公司的文化作风。

近日，北京经开区企业北方华创科技集团股份有限公司（以下简称“北方华创”）正式发布应用于晶边刻蚀（Bevel Etch）工艺的12英寸等离子体刻蚀机Accura BE，实现国产晶边干法刻蚀设备“零”的突破，为我国先进芯片制造量身打造良率提升高效解决方案。　　何谓晶边刻蚀机？在器件制造过程中，由于薄膜沉积、光刻、刻蚀和化学机械抛光等工艺步骤的大幅增长，在晶圆的边缘造成了不可避免的副产物及残留物堆积，这些晶边沉积的副产物及残留物骤增导致的缺陷风险成为产品良率的严重威胁，因此，越来越多逻辑及存储芯片等领域制造商开始重点关注12英寸晶圆的边缘1mm区域，从晶圆的边缘位置着手提高芯片良率。晶边刻蚀机作为业界提升良率的有力保障，其重要性日益凸显。　　“Accura BE作为首台国产12英寸晶边刻蚀设备，其技术性能已达业界主流水平。”北方华创相关负责人表示，Accura BE通过软件系统调度优化与特有传输平台的结合，可助力客户实现较高的产能；通过选择搭配多种刻蚀气体，实现对PR（光刻胶），OX（氧化物），SiN（氮化硅），Carbon（碳），Metal（金属）等多类膜层材料的晶边刻蚀工艺全覆盖；可定制多种尺寸的聚焦环设计组合，实现对等离子体刻蚀区域的精准位置控制，从而为客户提供灵活、全面的良率提升方案；具备软件智能算法，可实施可视化的量化调节，简化维护流程，提高设备生产效率。　　首台！首套！首次！北方华创自2001年创立起就开始组建团队钻研刻蚀技术，从2005年第一台8英寸ICP刻蚀机在客户端上线，到带领国产刻蚀机从零到交付破千，北方华创历经了二十余载自主创新，不断为集成电路装备国产化进程贡献“亦庄智慧”。据了解，基于20余年在刻蚀工艺技术、等离子体控制及多材料刻蚀能力等方面的积累与创新，Accura BE刚发布上市，就已斩获逻辑及存储器领域头部客户多个订单，通过工艺调试，进入量产阶段，其优秀的工艺均匀性、传输稳定性及快速维护的能力赢得行业高度评价。