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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、芯片制造和芯片封測等環(huán)節(jié)。
芯片設(shè)計崗位大致可以分為架構(gòu)師、前端設(shè)計、功能驗證、可測性設(shè)計、中后端設(shè)計、模擬前端設(shè)計和模擬版圖設(shè)計等工程師。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)計的環(huán)節(jié)和崗位，但實際上芯片制造才是芯片產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)；因為再厲害的芯片設(shè)計圖紙如果沒有先進的制造工藝，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。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)顯微鏡進行檢查，確保電路圖繪制的質(zhì)量。
光刻機主要包括光源系統(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)、對準系統(tǒng)等；同時需要極嚴苛的環(huán)境控制、整機控制以及整機軟件分析系統(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。
光刻機的分辨率表示光刻機能清晰投影最小圖像的能力，是光刻機最重要的技術(shù)指標之一，決定了光刻機能夠被應(yīng)用于的工藝節(jié)點水平。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精度，如果對準的偏差過大，就會直接影響產(chǎn)品的良率。對于高階的光刻機，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計算光刻、光刻機臺、光學(xué)和電子束量測的鐵三角合力，經(jīng)濟高效地提升芯片良率和生產(chǎn)效率。
ASML計算軟件內(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)光刻行為進行指導(dǎo)。SMO和OPC是計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光刻機一年曝光的晶圓數(shù)量接近200萬片，他們連在一起相當于五條黃浦江那么長，他們疊加起來高度相當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，可以更加精準的掃描晶圓收集數(shù)據(jù)并反饋給光刻機臺，從而完成量測和檢驗。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憑借強大算法可以更加快速收集光刻過程中的數(shù)據(jù)進行分析并及時反饋給光刻機完成實時修正，進一步提高芯片良率。
鐵三角之良率守護神
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)認可的關(guān)鍵，這也是ASML一直所追逐的目標。不僅如此，這也是其在專注光刻機臺的同時，還在同步推動計算光刻和量測技術(shù)的原因。
所謂計算光刻，也屬于EDA的一部分，具體而言就是通過計算機模擬、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，沒有計算光刻很難實現(xiàn)這樣復(fù)雜的掩模版設(shè)計?？梢哉f，沒有計算光刻就沒有最先進的芯片制造。ASML在計算光刻方面聚焦于開發(fā)能準確預(yù)測芯片圖形轉(zhuǎn)移過程的計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，當今的先進芯片有數(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，再疊加公司在機器學(xué)習(xí)工具方面的投入，ASML的計算光刻軟件在面對眾多問題時都能巧妙地找到解決方案。
鐵三角之光刻護衛(wèi)隊
ASML光刻機內(nèi)部模組包括照明光學(xué)模組、掩模版?zhèn)鬟_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的光刻機成像的方式其買是掃描（scan）的方式，如同打印機一般。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）。晶圓傳送模組負責(zé)將晶圓由光阻涂布機一路傳送到晶圓平臺模組。而晶圓雙平臺模組負責(zé)承載晶圓及精準定位晶圓來曝光。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，對下一片晶圓進行精準量測，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，然后借助先進的量測系統(tǒng)和軟件來檢驗這些圖案，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)做好準備。作為全球最大的光刻機供應(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光刻機臺、ASML計算光刻和ASML電子束量測的核心技術(shù)，可實現(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在中國的光刻機加上量測的機臺裝機量接近1400臺。ASML機臺生產(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，當前人才需求更強，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，實現(xiàn)職業(yè)抱負的舞臺。
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)項目，幫助員工見證實力蛻變。
ASML是一個讓同學(xué)們可以發(fā)揮的舞臺！
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