全球半導(dǎo)體行業(yè)正處于爆炸性增長(zhǎng)的照亮軌道上，預(yù)計(jì)到2030年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到驚人的半導(dǎo)1萬(wàn)億美元(2023年超過(guò)5000億美元)。這種擴(kuò)張主要是體創(chuàng)由微處理器的持續(xù)小型化和不斷增強(qiáng)的性能驅(qū)動(dòng)的。每一代更小、照亮更強(qiáng)大的半導(dǎo)芯片都使新技術(shù)成為可能，同時(shí)也降低了現(xiàn)有應(yīng)用程序的體創(chuàng)成本。這創(chuàng)造了一個(gè)“良性循環(huán)”，照亮芯片技術(shù)的半導(dǎo)改進(jìn)帶來(lái)了新的產(chǎn)品和服務(wù)，進(jìn)而促進(jìn)了對(duì)更先進(jìn)半導(dǎo)體的體創(chuàng)進(jìn)一步需求。

　　如今，照亮幾個(gè)關(guān)鍵行業(yè)在很大程度上促進(jìn)了這種需求。半導(dǎo)一是體創(chuàng)汽車(chē)工業(yè)，汽車(chē)正成為一種帶輪子的照亮智能手機(jī)，重點(diǎn)是半導(dǎo)電氣化動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，提高車(chē)輛自動(dòng)化的體創(chuàng)計(jì)算能力。另一個(gè)促進(jìn)增長(zhǎng)的領(lǐng)域是高性能計(jì)算，主要是為了滿(mǎn)足人工智能（AI）需求和云計(jì)算不斷擴(kuò)大。隨著這些市場(chǎng)的發(fā)展，5g網(wǎng)絡(luò)激增帶來(lái)的無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施需求也隨之出現(xiàn)。功率半導(dǎo)體和處理器在網(wǎng)絡(luò)基站和最終用戶(hù)解決方案（如智能手機(jī)、家庭和辦公室計(jì)算）中占據(jù)主導(dǎo)地位。最后，半導(dǎo)體在工廠(chǎng)自動(dòng)化、物流等工業(yè)市場(chǎng)也發(fā)揮了重要作用。雖然與其他行業(yè)，特別是汽車(chē)和高性能計(jì)算行業(yè)相比，半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)相對(duì)較低，但這是一個(gè)非常穩(wěn)定和可持續(xù)的市場(chǎng)。

　　所有這些市場(chǎng)都需要在采用特定技術(shù)節(jié)點(diǎn)的晶圓廠(chǎng)制造集成電路(IC)。通常，大多數(shù)工業(yè)和汽車(chē)電子解決方案使用成熟的工藝節(jié)點(diǎn)，即28nm或更大的尺寸，而高性能計(jì)算和無(wú)線(xiàn)解決方案需要最先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)。

　　無(wú)論技術(shù)節(jié)點(diǎn)如何，Coherent都有解決方案，激光器、光學(xué)元件和材料可以在IC制造的前端和后端多個(gè)工藝步驟中提供。以下是對(duì)一些關(guān)鍵過(guò)程步驟的回顧。

　　實(shí)現(xiàn)極紫外（EUV）光刻。

　　光刻是半導(dǎo)體制造的核心工藝，將掩模上的電路圖案投影到硅片上的感光層上，以創(chuàng)建實(shí)際的設(shè)備（如晶體管）結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光刻采用248nm或193nm的準(zhǔn)分子激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。這些激光器將半導(dǎo)體行業(yè)帶到了“10nm工藝節(jié)點(diǎn)”(節(jié)點(diǎn)是與電路元件最小特征尺寸相關(guān)的術(shù)語(yǔ))。但是，為了實(shí)現(xiàn)較小的特征尺寸，基于物理常識(shí)，需要使用較短波長(zhǎng)的光。

　　極紫外光刻（EUV）代表了這一領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵進(jìn)步。EUV光刻技術(shù)采用波長(zhǎng)約13.5nm的光。這使得芯片制造商能夠達(dá)到7nmm、5nm、3nm和2nm工藝節(jié)點(diǎn)。

　　為了產(chǎn)生這種極紫外線(xiàn)，高功率紅外CO激光照射一束微小的熔融錫滴液。激光使錫蒸發(fā)并形成等離子體(一種氣體，其電子從原子中剝離出來(lái))。這種等離子體發(fā)射極紫外光。

　　極紫外線(xiàn)的產(chǎn)生和傳輸過(guò)程極其復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性，需要不可思議的準(zhǔn)確性，并確保在極端條件下的可靠運(yùn)行?？煽啃允顷P(guān)鍵，因?yàn)橐坏┌雽?dǎo)體制造廠(chǎng)停機(jī)，每小時(shí)可能會(huì)造成數(shù)十萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)美元的損失。

　　圖:Coherent高度重視為EUV光刻工具提供許多光學(xué)元件，包括金剛石窗口、Cdte激光調(diào)制器和Znse激光光學(xué)元件。

　　CO在EUV光刻設(shè)備中激光和光束傳輸系統(tǒng)包含許多光學(xué)元件，如透鏡和鏡片。當(dāng)然，Coherent很高興(原III-VI）自20世紀(jì)70年代以來(lái)，一直是紅外光學(xué)領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)桿。這是公司的基礎(chǔ)，沒(méi)有人比我們更了解這項(xiàng)技術(shù)。這就是為什么我們是EUVCO？CO激光系統(tǒng)中的激光系統(tǒng)激光光學(xué)元件的主要供應(yīng)商。

　　金剛石窗是EUV系統(tǒng)中另一個(gè)重要的光學(xué)元件。這些窗口用于密封激光系統(tǒng)，保護(hù)其內(nèi)部各種模塊免受環(huán)境影響，并允許高功率CO激光無(wú)衰減地通過(guò)。

　　雖然Znse材料通常用于制造CO2激光波長(zhǎng)和EUV系統(tǒng)中的保護(hù)窗口，但金剛石材料窗口更受歡迎的原因有幾個(gè)。主要原因之一是金剛石在極高激光功率水平下具有低熱透鏡效應(yīng)。所有這些都會(huì)影響系統(tǒng)性能，因?yàn)闊嵬哥R效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致光束畸變、像差和焦點(diǎn)位置變化。

　　此外，金剛石在所有已知材料中具有最高的熱導(dǎo)率和低熱膨脹系數(shù)（CTE），以及非凡的高硬度。這意味著金剛石可以最大限度地處理高功率激光束的畸變或惡化。而且，它能承受并有效地釋放吸收激光引起的任何加熱。

　　由于我們的垂直集成制造能力，Coherent是這些大面積多晶金剛石窗口的主要供應(yīng)商。我們使用化學(xué)氣相沉積（CVD）金剛石晶體生長(zhǎng)在我們的反應(yīng)器中，這些反應(yīng)器是基于我們自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)和技術(shù)。這使我們能夠準(zhǔn)確地控制晶體生長(zhǎng)過(guò)程，并確保EUV光刻系統(tǒng)窗口所需的特性。

　　我們的專(zhuān)業(yè)技能還包括為EUV光刻系統(tǒng)制造結(jié)構(gòu)機(jī)械部件。這些組件由反應(yīng)鍵合碳化硅等特殊陶瓷材料制成（RB-SiC）。

　　RB-SiC具有優(yōu)異的機(jī)械和熱穩(wěn)定性，非常適合檢測(cè)、測(cè)量、光刻等半導(dǎo)體應(yīng)用。只有使用這種RB-SiC陶瓷，才能支撐EUV光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

　　Coherent高意綜合利用傳統(tǒng)陶瓷制造技術(shù)和新開(kāi)發(fā)的增材制造技術(shù)生產(chǎn)RB-SiC。采用這些方法，可以生產(chǎn)出大而復(fù)雜的形狀，實(shí)現(xiàn)接近完美的純幾何形狀，只需要很少的后續(xù)精密加工。這些大型光學(xué)組件結(jié)構(gòu)支持EUV設(shè)備中的光學(xué)系統(tǒng)，即使在惡劣的高功率等離子體源環(huán)境中，也能保證系統(tǒng)保持精確的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。

　　為什么小型集成電路會(huì)給檢測(cè)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)？

　　晶圓檢測(cè)-生產(chǎn)過(guò)程中識(shí)別缺陷的過(guò)程-自半導(dǎo)體行業(yè)初期以來(lái)一直非常重要，隨著每一代芯片的推出，它變得越來(lái)越關(guān)鍵。這是因?yàn)殡S著工藝節(jié)點(diǎn)尺寸的每次減小，芯片架構(gòu)變得更加復(fù)雜，包括新材料的引入，以及更小、更精確的特性。這些進(jìn)步擴(kuò)大了性能邊界，但也為新缺陷的產(chǎn)生創(chuàng)造了機(jī)遇。即使是晶圓上最小的缺陷也可能導(dǎo)致芯片無(wú)法正常工作。

　　因此，制造商必須在每一步之后進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，以便盡快發(fā)現(xiàn)缺陷。這些測(cè)試有助于優(yōu)化良率(每個(gè)晶圓的可用芯片)、吞吐率(生產(chǎn)速度)和最終盈利能力。

　　圖：較小的電路特性顯著增加了檢測(cè)要求，通常最好使用激光來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　自半導(dǎo)體行業(yè)初期以來(lái)，激光器一直是晶圓檢測(cè)的理想工具。這是因?yàn)榧す鈾z測(cè)是一種提供無(wú)與倫比靈敏度和速度的非接觸方法。此外，激光具有很高的通用性，可優(yōu)化用于執(zhí)行各種檢測(cè)任務(wù)。

　　20年前，當(dāng)晶體管尺寸為110nm或更大時(shí)，可見(jiàn)光波段綠光激光器(532nm)和紫外線(xiàn)（UV）有足夠的缺陷檢測(cè)能力的激光器。隨著電路特性尺寸的縮小，需要使用更短的激光波長(zhǎng)來(lái)檢測(cè)越來(lái)越小的缺陷。這一轉(zhuǎn)變推動(dòng)了行業(yè)向深紫外線(xiàn)的轉(zhuǎn)變（DUV）隨著激光方案的發(fā)展，coherent高興于2002年推出開(kāi)創(chuàng)性的azure激光器(266nm)來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

　　隨著行業(yè)向較小節(jié)點(diǎn)尺寸的發(fā)展，對(duì)激光檢測(cè)的要求越來(lái)越嚴(yán)格。幸運(yùn)的是，這與我們的核心優(yōu)勢(shì)完全一致。我們與先進(jìn)的晶圓廠(chǎng)設(shè)備制造商保持密切合作，確保我們的產(chǎn)品不僅能滿(mǎn)足當(dāng)前半導(dǎo)體制造技術(shù)的需要，而且能夠預(yù)見(jiàn)未來(lái)。所以，無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)，Coherent都致力于幫助半導(dǎo)體制造商克服檢測(cè)過(guò)程的挑戰(zhàn)。

　　用于后端工藝制造的光。

　　半導(dǎo)體“后端”工藝是指在晶圓上完全形成電路后所需的工藝。它們包括晶圓片、設(shè)備剝離和先進(jìn)包裝。雖然這些步驟的精度要求不如晶圓制造的“前端”工藝，但仍然很有挑戰(zhàn)性。隨著電路尺寸變小，新材料的引入和包裝方法變得更加復(fù)雜，后期工藝變得越來(lái)越精確。

　　圖：集成電路的主要生產(chǎn)步驟。

　　滿(mǎn)足這些需求的一種方法是使用超短脈沖（USP）這些激光器非常適合晶圓切片、鉆孔和分板工藝。coherent還提供了一系列激光和光學(xué)元件，以解決許多基于激光的先進(jìn)包裝應(yīng)用，包括印刷電路板（PCB）鉆孔、鍵合、剝離和標(biāo)記基板。這些激光提供了必要的精度——最重要的是避免損壞熱敏電路——從而不影響工藝速度或效率。此外，適用于加工金屬、半導(dǎo)體、有機(jī)物等材料。

　　coherent還為制造前端和后端工藝設(shè)備提供創(chuàng)新的陶瓷材料。金屬基復(fù)合材料等陶瓷結(jié)合了鋼的強(qiáng)度和鋁的輕度，可以提供機(jī)器人系統(tǒng)高性能、快速運(yùn)行所需的必要?jiǎng)偠群蛯?dǎo)熱性。隨著行業(yè)向更快的生產(chǎn)步伐發(fā)展，為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的消費(fèi)者對(duì)智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的需求，確保設(shè)備在不犧牲精度的情況下以更高的速度運(yùn)行尤為重要。

　　coherent高意：幫助您創(chuàng)新成功的合作伙伴。

　　到目前為止，我們專(zhuān)注于為半導(dǎo)體設(shè)備制造商提供具有創(chuàng)新技術(shù)和高性能的產(chǎn)品。還有其他公司可以提供高性能產(chǎn)品。通常，我們的客戶(hù)選擇coherent的意圖不僅僅是因?yàn)檫@個(gè)原因。

　　一是使用成本。在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)中，與產(chǎn)品相關(guān)的運(yùn)營(yíng)成本通常比原始購(gòu)買(mǎi)價(jià)格更重要。有幾個(gè)原因。

　　正如前面提到的，首先是停機(jī)時(shí)間。在半導(dǎo)體生產(chǎn)線(xiàn)中，即使計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間短，損失也可能比大多數(shù)設(shè)備的原始購(gòu)買(mǎi)價(jià)格高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。所以，可靠性和正常運(yùn)行時(shí)間非常重要，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭脩?hù)節(jié)省資金，保證生產(chǎn)計(jì)劃的滿(mǎn)足。

　　第二個(gè)原因是操作一致性和穩(wěn)定性。半導(dǎo)體制造有很多步驟。在這些步驟中，設(shè)備運(yùn)行的任何變化都可能以一種不會(huì)立即被注意到的方式改變生產(chǎn)中電路的特性。這意味著在問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)之前，制造商可能已經(jīng)生產(chǎn)了一段時(shí)間的次品。這將導(dǎo)致廢物或返工，這兩種情況都將導(dǎo)致高成本損失和長(zhǎng)期消耗。

　　因此，設(shè)備制造商優(yōu)先考慮技術(shù)深度專(zhuān)業(yè)、歷史悠久的供應(yīng)商。能夠提供合格的產(chǎn)品，按時(shí)交付，并在惡劣的半導(dǎo)體制造環(huán)境中保持一致，這樣的公司更容易得到設(shè)備制造商的青睞和合作。coherent在這些方面脫穎而出，幾十年來(lái)一直保持著超出預(yù)期的業(yè)績(jī)記錄。

　　隨著技術(shù)變革步伐的加快，另一個(gè)因素也出現(xiàn)了。半導(dǎo)體設(shè)備制造商尋求具有大量?jī)?nèi)部資源和運(yùn)營(yíng)規(guī)模的供應(yīng)商，并承諾在技術(shù)上進(jìn)行重大投資。這些考慮是非常必要的。半導(dǎo)體行業(yè)正在制造越來(lái)越小的集成電路，設(shè)備制造商必須保持工藝設(shè)備的持續(xù)創(chuàng)新周期。

　　圖：Coherent高興的客戶(hù)可以放心，我們有長(zhǎng)期服務(wù)的承諾。

　　他們還想知道，供應(yīng)商可能會(huì)在未來(lái)幾十年繼續(xù)運(yùn)營(yíng)，提供服務(wù)，維持備件供應(yīng)。而且，說(shuō)到服務(wù)，他們希望隨時(shí)隨地都能立即提供服務(wù)。優(yōu)秀的規(guī)模和穩(wěn)定性，以及我們龐大的全球服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，讓我們的客戶(hù)有信心在未來(lái)履行所有這些承諾。