欢迎进入北京汉达森机械技术有限公司!
技术文章
首页 > 技术文章 > 德国Hellma Materials 氟化钙 CaF₂晶体半导体全产业链应用

德国Hellma Materials 氟化钙 CaF₂晶体半导体全产业链应用

 更新时间:2026-06-02 点击量:17

Hellma 氟化钙主力Lithotec® 光刻级 CaF₂单晶是全球 DUV 深紫外光刻原料,193nm/248nm 光刻机标配光学基材,覆盖芯片光刻、晶圆检测、刻蚀监控、半导体激光四大核心工序,支撑 28nm~7nm 先进制程量产Hellma Group。

e7316910-4f98-4a26-af91-2a316a7478ba.png

Hellma氟化钙晶体毛坯

一、核心产品先天性能

光谱透过:130nm 真空紫外~9μm 红外全波段透光,193nm(ArF)10mm 厚度透过率>99.3%/cm,深紫外几乎无吸收损耗;

光学精度:nd=1.43384、阿贝数 95.23(超低色散),应力双折射<5nm/cm,波前畸变小,消除光刻色差、保障纳米级成像;

耐激光特性:193/248nm 准分子激光可承受 **>10⁹次脉冲长期辐照 ** 无老化损伤,高激光损伤阈值适配光刻机连续高功率工况;

尺寸与纯度:单晶毛坯最大直径440mm、杂质(金属 / 氧)≤1ppm,适配大口径投影物镜毛坯需求。

二、半导体光刻(最核心应用,DUV 光刻机刚需)

1. 248nm KrF 光刻(成熟制程:130nm~28nm)

Hellma CaF₂用作投影物镜镜片、照明系统匀光镜、光束棱镜、激光腔窗口,构成光刻机主光路,是佳能、尼康 KrF 机型原厂配套晶体:

照明端:匀光棒、复眼透镜基材,均匀化准分子激光光束;

投影端:物镜组核心透镜(单台物镜 15~20 片 CaF₂镜片),完成掩模图形缩印至晶圆。

2. 193nm ArF 光刻(先进制程:7nm~45nm,干式 / 浸润式)

Hellma Lithotec® 是全球主流 ArF 光刻机指定原料,浸润式光刻机物镜超半数镜片采用该氟化钙:

投影物镜毛坯:大尺寸 CaF₂坯料精加工物镜,是实现纳米线宽曝光的关键;

激光源光路:ArF 准分子激光器谐振腔输出窗口、分光棱镜,隔绝真空腔体、透射高能紫外激光;

EUV 极紫外配套:EUV 设备对准监测光路、真空观测窗(EUV 主反射镜用钼硅,辅助光路用 CaF₂)。

3. 157nm VUV 光刻(早期 F₂光刻研发)

真空紫外全波段仅 CaF₂可稳定透光,Hellma 高纯氟化钙为 157nm 机型可用光学晶体。

三、晶圆制程检测设备光学元件

1. 晶圆缺陷检测机(明场 / 暗场检测)

DUV 显微成像物镜镜片、光源窗口:深紫外激光扫描晶圆,捕捉纳米级短路、针孔缺陷;

薄膜厚度测量仪:紫外 - 红外多波段分光光路棱镜、分光片,精准测氧化层、光刻胶膜厚。

2. 半导体在线红外 FTIR 监测

CaF₂红外窗口 / 分束镜:刻蚀、薄膜沉积腔体原位红外监测,实时监控气体组分、薄膜生长速率(1~8μm 红外高透)。

四、半导体刻蚀、薄膜沉积设备真空光学窗口

干法刻蚀机(ICP/RIE):腔体 DUV 观测窗、激光终点探测窗口,耐等离子体腐蚀、高低温交变,透过终点检测紫外激光;

PVD/CVD 镀膜机:真空腔体光学取样窗口,在线监控镀膜厚度与均匀度;

优势:耐 HF、卤族等离子腐蚀、低热膨胀系数,真空高低温环境光学性能无漂移Hellma Group。

五、半导体工业紫外激光配套(晶圆切割 / 微调 / 修版)

193/266/355nm 紫外固体激光器:晶圆划片、掩模版激光修版、芯片微打孔设备的输出窗口、聚焦透镜、谐振腔镜基底;

激光退火设备:深紫外光束整形镜片,用于晶圆离子注入后退火制程光路。

六、半导体封装与光电芯片基材应用

红外光电探测器、紫外 LED 衬底:CaF₂单晶衬底,低介电常数、宽光谱透光,用于深紫外光电二极管芯片;

先进封装 AOI 检测:紫外成像镜头、分光元件,检测 BGA、倒装芯片焊盘缺陷。

七、Hellma 产品分级与半导体选型

Lithotec® 光刻特级:193/248nm 光刻机物镜专用,超高均匀度、超低双折射;

UV 光学级:检测设备、刻蚀窗口、工业紫外激光;

IR 红外级:制程 FTIR 在线监测、红外半导体检测设备