全球半导体行业正呈现爆炸式增长，预计到 2030 年将达到惊人的 1 万亿美元市场（2023 年该市场规模将超过 5000 亿美元）。这种扩展很大程度上是由微处理器的不断微型化和不断增强的功能所推动的。每一代更小、更强大的芯片都能实现全新的技术，同时也降低现有应用的成本。这形成了一个“良性循环”，芯片技术的改进带来新产品和服务，进而推动对更先进半导体的进一步需求。
目前，有几个关键行业推动着大部分此类需求。汽车行业是该产品的一大应用领域，汽车正在演变带车轮的智能手机，并集成了大量的计算能力。高性能计算也是推动增长的因素之一。此举旨在满足日益增长的人工智能 (AI) 和云计算需求。随着 5G 网络的普及，无线基础设施也随之而来。
最后，微处理器在工厂自动化和物流等工业市场中发挥着巨大的作用。尽管与消费相关市场相比，这是一个相对低增长的市场，但对于半导体来说，这是一个非常稳定和可持续的市场。
几十年来，Coherent 高意一直提供对半导体制造和器件封装至关重要的激光器、光学器件和材料。在某些情况下，我们的技术一直是微电子制造的关键推动因素。
我们可能会继续增强在这一市场的参与度。因为随着电路尺寸的缩小以支持刚才提到的趋势，其制造、组装和检查流程中使用的必要工具必须更加精确和复杂。这为 Coherent 高意提供了更大的机会，因为我们的技术通常支持提高制造精度和提高吞吐量。
在这篇博客中，我们将专门研究 Coherent 高意产品如何支持半导体制造最基础步骤——微光刻技术的进步。
极紫外 (EUV) 光刻
光刻是半导体制造的核心工艺，涉及将掩模上的电路图案投射到硅晶片上的感光层上，以创建实际的器件（例如晶体管）结构。传统的半导体光刻技术利用波长为 248 nm 或 193 nm 的准分子激光器来实现这一点。这些激光器已将行业带到了“10 nm 节点”（节点是与芯片代相关的术语，通常包括更小的特征尺寸）。但为了过渡到更小的节点（可能包含更小的特征），基本物理学表明需要更短波长的光。
极紫外光刻 (EUV) 代表了该领域的关键进步。EUV 光刻使用波长约为 13.5 nm 的光。这使得芯片制造商能够达到 7 nm、5 nm、3 nm 和 2 nm 节点。
为了产生这种 EUV 光，高功率红外二氧化碳激光器照射一股微小的熔融锡滴。激光使锡蒸发并形成等离子体（电子从原子中剥离出来的气体）。该等离子体发射 EUV 光。
产生和传输这种波长的光的过程非常复杂且具有挑战性，需要极高的精度以及在极端条件下的可靠运行。后者是关键，因为半导体制造厂的停机时间每小时可能造成数十万甚至数百万美元的损失。
Coherent 高意为 EUV 光刻工具提供多种光学器件，包括金刚石保护窗、激光调制器和 ZnSe 激光光学器件。
用于 EUV 光刻的光学元件
EUV 光刻工具中的二氧化碳激光器和光束传输系统包含许多光学器件，例如透镜和镜子。当然，Coherent 高意（原 II-VI 公司）自 20 世纪 70 年代以来一直是红外光学市场的领导者。这是公司赖以创立的技术，没有人比我们更了解它。这就是我们成为 EUV 二氧化碳激光系统最大的二氧化碳激光光学器件供应商的原因。
EUV 系统中的另一个重要光学器件是金刚石保护窗。这是为了对激光系统内的各个模块进行环境密封，同时允许高功率的二氧化碳激光不受衰减地通过。
虽然 ZnSe 通常用于此波长的窗口和 EUV 系统，但由于多种原因，金刚石在最苛刻的位置更受青睐。其中，其在非常高的功率水平下热透镜效应较低是其主要原因之一。热透镜会导致光束失真、像差和焦点位置的变化，所有这些都会影响系统性能。
此外，金刚石是所有已知材料中热导率最高的材料，同时具有低热膨胀系数 (CTE) 和极高的硬度。这意味着钻石可以承受高功率的激光束，且变形或劣化程度最小。并且，它可以承受并有效消散因吸收激光而产生的任何热量。
Coherent 高意是这些大面积多晶金刚石保护窗的领先供应商，因为我们是一家垂直整合的制造商。我们在反应器中使用化学气相沉积 (CVD) 技术来生长钻石，该技术基于我们自己的专有设计和工艺技术。这使我们能够以精确产生 EUV 光刻系统窗口所需特性的方式控制晶体生长。
用于 EUV 光刻的结构组件
我们的专业知识还包括制造由特殊陶瓷材料制成的 EUV 光刻系统组件，例如反应键合碳化硅 (RB-SiC)。
RB-SiC 具有出色的机械和热稳定性，使其成为包括检查、计量和光刻在内的广泛半导体资本设备应用的理想选择。支撑 EUV 光学系统的结构的稳定性至关重要，而且只有使用这种 RB-SiC 陶瓷才有可能。RB-SiC 在结构部件方面具有很大的潜力。
Coherent 高意使用传统陶瓷制造工艺和新开发的增材制造技术来生产 RB-SiC。利用这些方法，可以将大型复杂形状生产成近净几何形状，而几乎不需要精密加工。
Coherent 高意：您的创新和成功合作伙伴
我们刚刚深入了解了 Coherent 高意产品如何提供必要的创新技术与高性能组合产品，以为半导体工具制造商提供所需帮助。但其他公司也生产高性能产品。通常，我们的客户选择 Coherent 高意的原因不仅仅是如此。
其中一个因素是拥有成本。在半导体行业中，与产品相关的运营成本对用户来说往往比其原始购买价格更为重要。造成这种情况的原因有几个。
第一个是停机时间，我们前面提到过。即使是半导体生产线中出现短暂异常停机，也可能造成较大成本。因此，可靠性和正常运行时间至关重要，因为它们可以为用户节省资金并有助于确保他们能够满足自己的生产计划。
第二个原因是操作的一致性和稳定性。半导体制造有许多步骤。在这些步骤中，设备操作的任何变化都可能以不易立即察觉的方式改变正在生产的电路的特性。这意味着制造商在发现问题之前可能已经生产了一段时间的不合格零件。这意味着零件报废或返工，这两种情况都是昂贵且耗时的。
因此，工具制造商优先考虑那些在自身技术方面拥有深厚专业知识并拥有长期成功历史的供应商。他们希望与那些产品符合规格、按时交付并在苛刻的半导体制造环境中日复一日地始终如一地运行的公司合作。Coherent 高意在这些方面表现突出，数十年来一直拥有超出预期的良好业绩记录。
随着技术变革步伐的加快，另一个因素也随之出现。半导体工具制造商寻求拥有大量内部资源和运营规模并能承诺在技术上进行大量投资的供应商。这些都是为了跟上制造用于制造越来越小的电路的设备所需的持续创新周期。
我们向 Coherent 高意客户保证，我们将长期致力于提供响应迅速的服务。
他们还想知道供应商是否能够继续经营几十年，并能提供服务和维持备件供应。说到服务，他们希望能够立即提供服务，无论何时何地需要。Coherent 高意的规模和稳定性，加上我们广泛的全球服务基础设施，使我们的客户有信心，无论是现在还是将来，我们都能实现所有这些目标。
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