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专访牧野晶:佳能光刻机、FPD曝光机、OLED蒸镀机的现状与市场战略

11/15 13:13 作者:夏珍
阅读需 9 分钟
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讲到光学技术,就不得不提到日本光学设备大厂佳能,其产品线涵盖办公产品、影像系统产品、医疗系统产品以及产业设备等领域。其中,和电子领域密切相关的光学设备有半导体光刻机、FPD曝光机和OLED蒸镀设备等,都是大家非常关注的焦点。

 
图 | 佳能光学设备(上海)有限公司董事长兼总经理 牧野晶

与非网在进博会期间采访到了佳能光学设备(上海)有限公司董事长兼总经理牧野晶,带大家一起深度了解佳能在这三种光学设备上的技术和市场现状,以及未来的战略布局。

量产光刻机线宽90nm,发力纳米压印光刻技术

光刻机在过去的几年中从默默无闻到妇孺皆知,伴随半导体技术的发展,经历了一场前所未有的认知革命。

当前,全球有三家主流的光刻机厂商:ASML、佳能、尼康。根据ASML、佳能、尼康2020年的数据,全球光刻机销量413台,同比增长15%,其中ASML销售258台占比62%,佳能销售122台(KrF、i-line)占比30%,尼康销售33台占比8%。

从工艺节点的角度来看,佳能已经量产的最精细的KrF光刻机使用的波长是248纳米,它对应到的最小极限线宽是90nm。

牧野晶表示:“虽然当前有些先进制程的工艺节点已经发展到14nm及以下,但半导体的工序很长,需要反复加工几十层。以14nm制造的芯片为例,事实上其中只有几个最严格的层需要做到14nm那么精细,其他大部分的层是不需要的,这时候就可以用佳能的KrF 90nm的光刻设备。”

至于多品牌、多台设备的合用,是否会给工厂调试带来困难?牧野晶直言:“如果只买一台设备当然就买线宽最细的,如果产量够,那肯定是要搭配着使用,否则最精细的设备,生产成本也很高的,只有在需要的时候才用那台设备。”

值得一提的是,在最先进的光刻机技术方面,佳能并没有采取EUV道路,而是利用被称为“纳米压印”( Nanoimprint Lithography,NIL)的技术,开发以低成本制成尖端微细电路的新一代设备。这种低成本主要体现在两个方面,一是设备本身的成本低,二是在使用的过程中用电量低。目前基于纳米压印技术的设备还没量产,处于量产评价阶段,但从实验室的角度来看,已经实现了10+nm,未来将进一步拓展至5nm。

牧野晶解释:“纳米压印技术和现在市场上的光刻技术有所不同,基于光学的曝光机也就是我们常说的光刻机,其实从Reticle到晶圆是4:1的缩小比例,而纳米压印技术下的Reticle选用特殊加工方法,从Reticle到晶圆是等比例的。这意味着只要Reticle能做到5nm,就能压印出5nm的东西。”

据悉,佳能正在与大日本印刷、铠侠共同开发纳米压印设备。

FPD曝光机全球前二

与半导体领域的光刻机曝光原理不同,半导体采用的是Lens缩小倍率的曝光方式,而佳能的FPD曝光机目前使用的是反射式等倍投影的方式(MPA),通过投影曝光,将光罩(Mask)上的线路等倍的尺寸转移到玻璃基板上,两者没有办法进行直接比较。

近年来,佳能推出了1.5μm以下曝光能力的曝光设备。乍看之下,似乎与半导体光刻机的光刻精度相差甚远,然而我们要知道,FPD曝光的需求点在于如何保证所需精度的同时达到最大面积的曝光,因为玻璃基板的尺寸往往比晶圆大几十倍,甚至上百倍。

对于FPD曝光机来讲,更看重玻璃的尺寸,各类显示器件制造背板技术其实是类似的,这意味着一台曝光设备既可以覆盖液晶板又可以覆盖OLED板的生产制造,区别在于客户的工艺和生产场景上LCD和OLED所使用的技术各有不同。此外,针对玻璃基板的大小,佳能根据不同的产品种类大致区分两种产品平台去对应市场上的玻璃基板,比如六代线、五代线等中小型产品对应一个平台,以八代线为主的中大尺寸产品线对应一个平台。

从市场的角度来看,全球主要有两家日本企业在竞争市场份额,一家是佳能,另一家是尼康,这两家的产品虽然在市占比上势均力敌,但从技术的角度来看,其实属于两个流派,用户通常会根据具体的需求来做最终选型。

“和竞品相比,佳能的技术特点和优势是MPA mirror投影的曝光方式,这种方式的好处就是不会有拼接曝光所产生的显像不良风险,能够提升大规模的生产效率。” 牧野晶如是说。

OLED蒸镀机全球第一

和曝光设备不同,人们对OLED蒸镀机的了解还没有那么深入。事实上,OLED蒸镀设备是指对OLED材料进行蒸镀成膜并做成发光器件的装备,OLED蒸镀是OLED生产工艺环节中的重要工艺技术。

从技术的角度来看,蒸镀技术是在高真空环境下实现的,因此如何在真空环境下,实现长时间生产稳定性、高精度对位性能、高精度真空搬送性能和蒸镀性能,是OLED蒸镀机的核心技术指标。

近年来被市场认可的大规模量产且得到广泛商用的OLED蒸镀机设备厂商寥寥无几,佳能Tokki的OLED蒸镀机在市占率上遥遥领先。

值得一提的是,市场上有一种声音,“蒸镀技术可能会被印刷技术所取代”。针对该疑问,牧野晶表示:“和半导体纳米压印技术一样,印刷技术是一个新兴技术和未来潜在市场技术的发展方向,如果未来印刷技术未来可以达到量产阶段,它将是划时代技术变革的产业。前面提到的,在有机OLED生产过程中,如何把有机材料稳定送达玻璃基板或显示器件上,是它的技术核心,现在用的是真空蒸镀的方式,但是大量地使用有机材料,生产成本会非常高,材料使用效率有提升的空间。如果说印刷技术未来可以达到商用化量产规模的话,我们相信它能够有低成本高效生产,是非常有希望的一个技术。”

“其实目前包括材料厂商、设备厂商在内,业界很多面板厂都在这块进行积极的布局,佳能也非常关注这块的市场发展趋势。” 牧野晶补充道。

写在最后

受消费电子等领域整体市场低迷的影响,半导体和面板市场进入周期性调整阶段,各个晶圆厂和面板制造厂或多或少进行了生产效率或者生产稼动率的调整,而在此时,佳能却逆周期加大投资。比如,据日经新闻报道,佳能计划投资 500 亿日元提高光刻机产量,将其在日本的半导体制造设备产量翻一番。

对此,佳能方面表示:“从长远来看,半导体、显示市场的成长趋势是确定的,短期的下滑只是增长过程中的调整。” 佳能预测,2022年半导体光刻设备的销量比上年增长29%,增至180台,最近10年内激增至4倍。

 

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