光刻机是半导体制造中的核心设备,其主要作用是将微型电路图案精确地转移到硅片上。随着集成电路工艺从微米级向纳米级发展,光刻机的型号和分类也越来越复杂,不同型号的光刻机在分辨率、光源类型、曝光方式和应用场景上存在显著差异。
一、按光源分类的型号
光刻机可以根据所使用的光源波长进行分类,这是最基础的型号划分方式:
i线光刻机(365nm)
波长最长,技术成熟,主要用于传统90nm以上的工艺制程。
代表型号:尼康 NSR-S203B、佳能 FPA-3000i3。
应用场景:功率半导体、模拟芯片以及一些成熟工艺节点。
KrF光刻机(248nm)
使用氪氟(KrF)激光作为光源,分辨率高于i线光刻机,可支持65nm至90nm工艺。
代表型号:ASML PAS 5500/1100、尼康 NSR-S204B。
应用场景:DRAM、Flash等存储芯片制造。
ArF光刻机(193nm)
分为干法和浸没式两类,其中浸没式ArF光刻机能达到20nm左右的制程精度。
代表型号:ASML XT:1900、尼康 NSR-S631E。
应用场景:高端逻辑芯片、存储芯片,广泛应用于28nm、14nm及7nm工艺。
EUV光刻机(13.5nm)
使用极紫外光(Extreme Ultraviolet, EUV)技术,是目前最先进的光刻技术。
代表型号:ASML NXE:3400C、NXE:3400B。
应用场景:5nm、3nm甚至更先进的芯片制造,是先进制程的关键设备。
二、按曝光方式分类的型号
光刻机还可以根据曝光方式进行划分:
步进式光刻机(Stepper)
按“逐步曝光”方式进行图案转移,每次只曝光硅片的一小块区域。
代表型号:ASML PAS 5500系列、尼康 NSR-S203B。
优点:精度高,适合先进制程。
扫描式光刻机(Scanner)
曝光过程中光罩与硅片同步扫描,通过移动实现大面积曝光。
代表型号:ASML XT:1900、NXE系列EUV光刻机。
优点:可以在保持高分辨率的同时实现大硅片面积曝光,是现代高端芯片生产主流。
直接写入光刻机(E-beam / Direct Write)
不使用掩模,而是直接用电子束绘制图案。
代表型号:Raith EBPG、Vistec EB光刻机。
优点:适合掩模制作和科研小批量芯片开发,分辨率极高但速度较慢。
三、按制造商与型号系列
全球光刻机市场高度集中,主要厂商及其代表型号如下:
荷兰ASML
主导全球高端光刻市场,尤其是EUV光刻机领域几乎独占。
代表型号:
DUV浸没式:XT:1900i、XT:1950i
EUV:NXE:3400B、NXE:3400C、NXE:3600D
特点:分辨率高,自动化程度高,适合最先进工艺。
日本尼康(Nikon)
主打中端DUV光刻机市场,适合成熟工艺节点。
代表型号:NSR-S630、NSR-S631E、NSR-S620D
特点:设备可靠性高,适合28nm及以上制程。
日本佳能(Canon)
提供DUV和i线光刻机,适合成熟节点和科研应用。
代表型号:FPA-3000i3、FPA-5550i3
特点:价格相对低廉,适合中低端芯片生产。
四、按应用工艺节点划分
光刻机型号还可以根据其支持的芯片制程节点进行分类,这有助于生产规划和设备选型:
成熟工艺节点光刻机
工艺节点:90nm、65nm、45nm
光源:i线、KrF
应用:功率器件、车规芯片、存储芯片
先进工艺节点光刻机
工艺节点:28nm、14nm、7nm
光源:浸没式ArF
应用:高性能CPU、GPU、FPGA芯片
顶尖工艺节点光刻机
工艺节点:5nm、3nm及以下
光源:EUV
应用:最先进逻辑芯片、AI芯片、量子芯片实验
五、总结
光刻机型号繁多,但可以通过光源类型、曝光方式、制造商和应用工艺节点进行系统分类。i线、KrF、ArF和EUV分别代表从成熟节点到顶尖节点的技术演进;Stepper和Scanner分别代表不同的曝光方式;而制造商如ASML、尼康和佳能则各自占据不同市场层次。