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芯片產(chǎn)業(yè)鏈很長且環(huán)環(huán)相扣，每一個環(huán)節(jié)都需要不同的工程師角色分工協(xié)作。很多人以為芯片工程師就是單純搞芯片的工程師，殊不知這其中可能要分十幾個崗位。芯片產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上大致劃分為芯片設(shè)計(jì)、芯片制造和芯片封測等環(huán)節(jié)。
芯片設(shè)計(jì)崗位大致可以分為架構(gòu)師、前端設(shè)計(jì)、功能驗(yàn)證、可測性設(shè)計(jì)、中后端設(shè)計(jì)、模擬前端設(shè)計(jì)和模擬版圖設(shè)計(jì)等工程師。芯片封測崗位主要包括封裝工程師和測試工程師。芯片制造崗位大致可以分為設(shè)備工程師、工藝工程師、工藝整合工程師、良率工程師和質(zhì)量工程師。
同學(xué)們可能平時接觸和關(guān)注較多是芯片設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)和崗位，但實(shí)際上芯片制造才是芯片產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)；因?yàn)樵賲柡Φ男酒O(shè)計(jì)圖紙如果沒有先進(jìn)的制造工藝，那也只能望洋興嘆。
說到芯片制造，那就不得不提到光刻工藝。光刻是芯片制造工藝中的核心步驟，該步驟利用曝光和顯影在光刻膠層上刻畫幾何圖形結(jié)構(gòu)，然后通過刻蝕工藝將光掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上，從而在襯底制造出一個個的器件。
芯片制造流程
芯片制造一般要經(jīng)歷晶圓加工、氧化、光刻、刻蝕、薄膜沉積、互連、測試和封裝等八個步驟和總共幾百道工序。其中光刻是芯片制造的核心環(huán)節(jié)，光刻又分為涂覆光刻膠、曝光和顯影三個步驟。
在晶圓上繪制電路的第一步是在氧化層上涂覆光刻膠。光刻膠通過改變化學(xué)性質(zhì)的方式讓晶圓成為“相紙”。晶圓表面的光刻膠層越薄，涂覆越均勻，可以印刷的圖形就越精細(xì)。這個步驟可以采用“旋涂”方法。根據(jù)光刻光源反應(yīng)性的區(qū)別，光刻膠可分為兩種：正膠和負(fù)膠，前者在受光后會分解并消失，從而留下未受光區(qū)域的圖形，而后者在受光后會聚合并讓受光部分的圖形顯現(xiàn)出來。
在晶圓上覆蓋光刻膠薄膜后，就可以通過控制光線照射來完成電路印刷，這個過程被稱為“曝光”。我們可以通過曝光設(shè)備來選擇性地通過光線，當(dāng)光線穿過包含電路圖案的掩膜時，就能將電路印制到下方涂有光刻膠薄膜的晶圓上。
曝光之后的步驟是在晶圓上噴涂顯影劑，目的是去除圖形未覆蓋區(qū)域的光刻膠，從而讓印刷好的電路圖案顯現(xiàn)出來。顯影完成后需要通過各種測量設(shè)備和光學(xué)顯微鏡進(jìn)行檢查，確保電路圖繪制的質(zhì)量。
光刻機(jī)主要包括光源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、投影物鏡系統(tǒng)、雙工件臺系統(tǒng)、以及傳輸系統(tǒng)（光罩+晶圓）、調(diào)平調(diào)焦系統(tǒng)、對準(zhǔn)系統(tǒng)等；同時需要極嚴(yán)苛的環(huán)境控制、整機(jī)控制以及整機(jī)軟件分析系統(tǒng)。光刻扮演著定義工藝窗口的角色，分辨率和套刻精度是對工藝窗口的保證。
光刻機(jī)的分辨率表示光刻機(jī)能清晰投影最小圖像的能力，是光刻機(jī)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，決定了光刻機(jī)能夠被應(yīng)用于的工藝節(jié)點(diǎn)水平。但必須注意的是，雖然分辨率和光源波長有著密切關(guān)系，但兩者并非是完全對應(yīng)。
套刻精度的基本含義是指前后兩道光刻工序之間彼此圖形的對準(zhǔn)精度，如果對準(zhǔn)的偏差過大，就會直接影響產(chǎn)品的良率。對于高階的光刻機(jī)，一般設(shè)備供應(yīng)商就套刻精度會提供兩個數(shù)值，一種是單機(jī)自身的兩次套刻誤差，另一種是兩臺設(shè)備（不同設(shè)備）間的套刻誤差。
ASML光刻鐵三角
ASML計(jì)算光刻、光刻機(jī)臺、光學(xué)和電子束量測的鐵三角合力，經(jīng)濟(jì)高效地提升芯片良率和生產(chǎn)效率。
ASML計(jì)算軟件內(nèi)置軟件和模型可以精確仿真光刻過程中的物理化學(xué)過程，從而在紛繁復(fù)雜的環(huán)境中探索出最佳的光刻解決方案，對后續(xù)光刻行為進(jìn)行指導(dǎo)。SMO和OPC是計(jì)算光刻中非常重要和典型的兩大關(guān)鍵技術(shù)。芯片特征尺寸縮小后，工藝窗口越來越難以滿足，ASML計(jì)算光刻技術(shù)可以大大增大工藝窗口，有效助力高端工藝芯片成功量產(chǎn)。
光刻機(jī)臺就是將芯片制造所需的電路圖案投射到晶圓上。在中國每一臺ASML光刻機(jī)一年曝光的晶圓數(shù)量接近200萬片，他們連在一起相當(dāng)于五條黃浦江那么長，他們疊加起來高度相當(dāng)于三座東方明珠塔那么高。
芯片制造過程中難免出現(xiàn)誤差，此時高精度量測工具可以承擔(dān)品控師的角色，ASML電子束量測可以助力發(fā)現(xiàn)單個芯片上的極其細(xì)微的錯誤，ASML電子束量測具有高分辨率大視場的優(yōu)勢，可以更加精準(zhǔn)的掃描晶圓收集數(shù)據(jù)并反饋給光刻機(jī)臺，從而完成量測和檢驗(yàn)。同時大視場的優(yōu)勢可以保證對單位時間內(nèi)對晶圓表面的特征尺寸進(jìn)行更大數(shù)據(jù)量的取樣，可以更好還原芯片的制造品質(zhì)。
不止于鐵三角，ASML全新數(shù)字化平臺中的Litho InSight憑借強(qiáng)大算法可以更加快速收集光刻過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并及時反饋給光刻機(jī)完成實(shí)時修正，進(jìn)一步提高芯片良率。
鐵三角之良率守護(hù)神
對于芯片設(shè)備供應(yīng)商來說，能夠制造出芯片是重要的一步，但如何能更快、更好地制造出芯片，是決定一個設(shè)備能否被產(chǎn)業(yè)認(rèn)可的關(guān)鍵，這也是ASML一直所追逐的目標(biāo)。不僅如此，這也是其在專注光刻機(jī)臺的同時，還在同步推動計(jì)算光刻和量測技術(shù)的原因。
所謂計(jì)算光刻，也屬于EDA的一部分，具體而言就是通過計(jì)算機(jī)模擬、仿真光刻中的光學(xué)和化學(xué)過程，預(yù)測晶圓上的曝光圖形，在半導(dǎo)體制程的開發(fā)階段提供光源優(yōu)化、掩模版圖形修正、缺陷的預(yù)判和修正方案分析，通過增大芯片制造工藝窗口從而提高產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率。
當(dāng)芯片的關(guān)鍵尺寸小于光源波長的時候，需要復(fù)雜的掩模版，沒有計(jì)算光刻很難實(shí)現(xiàn)這樣復(fù)雜的掩模版設(shè)計(jì)。可以說，沒有計(jì)算光刻就沒有最先進(jìn)的芯片制造。ASML在計(jì)算光刻方面聚焦于開發(fā)能準(zhǔn)確預(yù)測芯片圖形轉(zhuǎn)移過程的計(jì)算光刻模型以及基于模型提供最優(yōu)的光源優(yōu)化和掩模版圖形修正解決方案。據(jù)了解，當(dāng)今的先進(jìn)芯片有數(shù)十億甚至數(shù)百億的晶體管，所以由此產(chǎn)生的仿真模型的計(jì)算量很快就會已經(jīng)變得非常龐大。但得益于ASML在過去積累的豐富的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，再疊加公司在機(jī)器學(xué)習(xí)工具方面的投入，ASML的計(jì)算光刻軟件在面對眾多問題時都能巧妙地找到解決方案。
鐵三角之光刻護(hù)衛(wèi)隊(duì)
ASML光刻機(jī)內(nèi)部模組包括照明光學(xué)模組、掩模版?zhèn)鬟_(dá)模組、晶圓傳送模組、投影物鏡模組、浸潤式光刻模組和雙晶圓平臺模組。其中照明光學(xué)模組、光罩模組和晶圓模組是三大主要模組。
紫外光從光源模組（Source）生成之后，被導(dǎo)入到照明模組（lllumination module），在這里，要檢測及控制光的能量、均勻度、以及光的形狀，光穿過光罩后，聚光鏡(Projection Lens)將影像聚焦成像在晶圓表面的光阻層上。
光罩模組可分為光罩傳送模組（Reticle Handler）及光罩平臺模組（Reticle Stage)。光罩傳送模組負(fù)責(zé)將光罩由光罩盒一路傳送到光罩平臺模組。而光罩平臺模組負(fù)責(zé)承載及快速來回移動光罩。為什么光罩要來回移動呢？ASML的光刻機(jī)成像的方式其買是掃描（scan）的方式，如同打印機(jī)一般。從照明系統(tǒng)打到光罩的光是條形光，所以光罩必須移動來完成掃描。
晶圓模組分為晶圓傳送模組（Wafer Handler）及晶圓平臺模組（Wafer Stage）。晶圓傳送模組負(fù)責(zé)將晶圓由光阻涂布機(jī)一路傳送到晶圓平臺模組。而晶圓雙平臺模組負(fù)責(zé)承載晶圓及精準(zhǔn)定位晶圓來曝光。為什么ASML要用雙平臺呢？在納米的世界里，晶圓從傳送模組以機(jī)械手臂放置到平臺上，每次放置位置的差距都是微米級的（1000納米)。所以在晶圓爆光之前，必須要先偵測晶圓在平合上的精確位置。雙平臺可以在前一片晶圓曝光的同時，對下一片晶圓進(jìn)行精準(zhǔn)量測，不需要等待。
鐵三角之百萬級品控師
熟悉現(xiàn)代芯片制造流程的讀者應(yīng)該知道，芯片制造商在使用光刻機(jī)生產(chǎn)芯片的時候，會首先讓電路圖像在晶圓上成像，然后借助先進(jìn)的量測系統(tǒng)和軟件來檢驗(yàn)這些圖案，以提高芯片生產(chǎn)的精度與良率，同時幫助客戶為后續(xù)的制程開發(fā)做好準(zhǔn)備。作為全球最大的光刻機(jī)供應(yīng)商，ASML在提供這類型的產(chǎn)品上也有先天的優(yōu)勢。他們的系統(tǒng)正是在這個背景下誕生的。ASML主要通過兩種方式檢驗(yàn)光刻成像的質(zhì)量：基于衍射的光學(xué)量測和電子束量測。其中，光學(xué)量測是基于從晶圓的反射光線的衍射效應(yīng)，而電子束量測則通過觀察電子與晶圓接觸時的散射情況實(shí)現(xiàn)。
ASML的YieldStar光學(xué)量測解決方案是重要的在線晶圓量測工具，能夠快速、準(zhǔn)確地量測晶圓上的圖形質(zhì)量。此外，ASML電子束量測產(chǎn)品則可通過電子束量測和大規(guī)模量測幫助客戶確定技術(shù)路線圖，包括廣受應(yīng)用的單束檢測系統(tǒng)，可幫助客戶在數(shù)百萬印制圖形中定位和分析某個芯片缺陷；高分辨率電子束量測系統(tǒng)eP5可提供1納米分辨率和大視場，大量量測應(yīng)用場景下速度是現(xiàn)有技術(shù)的10倍以上；以及Multibeam多電子束系統(tǒng)綜合利用ASML光刻機(jī)臺、ASML計(jì)算光刻和ASML電子束量測的核心技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電子束分辨率以及量產(chǎn)檢測所需的吞吐率。
由此可見，ASML并不僅僅是一家光刻機(jī)供應(yīng)商，而是一個擁有“鐵三角”全方位光刻解決方案的供應(yīng)商，能幫助芯片制造商推動芯片微縮、提高良率和產(chǎn)能。
ASML在中國大陸蓬勃發(fā)展
2023年第三季度，中國大陸的銷售額占ASML整體銷售額的比重達(dá)到46%，中國大陸是ASML全球最大的單一市場，到2023年底ASML在中國的光刻機(jī)加上量測的機(jī)臺裝機(jī)量接近1400臺。ASML機(jī)臺生產(chǎn)的芯片廣泛應(yīng)用于生活的方方面面，描繪出一副精彩的生活全景圖。
加入ASML，這里有一群相信光的人
芯片制造方向發(fā)展空間更大，當(dāng)前人才需求更強(qiáng)，對求職者來說，對于同學(xué)們來說都是一個很大的發(fā)揮自身價值，實(shí)現(xiàn)職業(yè)抱負(fù)的舞臺。
ASML秉持以人為本理念，為員工適配最佳職業(yè)發(fā)展方案。ASML用心成就未來，利用多元化的人才培養(yǎng)項(xiàng)目，幫助員工見證實(shí)力蛻變。
ASML是一個讓同學(xué)們可以發(fā)揮的舞臺！
下載ECAD模型
