EUV微影時代真的來了?

2021-01-20 中國半導體論壇

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       微影設備大廠ASML宣布該公司已經達成了最重要且長期難以突破的裡程碑：250瓦EUV光源。


     儘管所花的時間與成本幾乎比所有人預期得要多，半導體產業終於還是快要盼到極紫外光(extreme ultraviolet，EUV)微影技術的大量生產──在近日於美國舊金山舉行的2017年度Semicon West半導體設備展，微影設備大廠ASML宣布該公司已經達成了最重要且長期難以突破的裡程碑：250瓦(watt)的EUV光源。


      光源功率(source power)──也就是傳送到掃描機以實現晶圓曝光的EUV光子(photon)數量之量測值──直接等同於生產力，晶片製造商一直以來都堅持250瓦的光源功率是達成每小時125片晶圓(WPH)生產量的必要條件，而且將ASML與光源技術供應商Cymer (已在2013年被ASML收購)未能實現該光源功率目標，視為EUV微影在近年來發展不順的主要原因。


      在Semicon West期間，ASML行銷策略總監Michael Lercel則表示，該公司已經實現了250瓦光源，而且不但是：「透過真正了解光源的轉換效率達到了一致性，也實現了正確的控制；」不過他補充指出，經證實的250瓦光源還沒正式出貨。


      包括英特爾(Intel)、三星(Samsung)、臺積電(TSMC)與Globalfoundries等頂尖晶片製造商，都打算在接下來兩年將EUV微影導入量產製程，ASML在今年2月展示了104WPH的生產量，該公司高層並聲稱，甚至在250瓦光源實現之前，該公司的微影設備可達到125WPH的產量。


      與2012年約25瓦的光源相較，250瓦光源意味著十倍的進步；Lercel在簡報EUV生產經濟學時笑言，當他在幾年前仍任職於Cymert時，達到250瓦光源功率：「永遠都是明年的目標。」他表示，ASML目前在EUV領域有14種開發工具，已曝光超過100萬片晶圓，光是過去一年就曝光了50萬片；ASML的NXE:3400B量產型EUV微影設備已在今年稍早首度出貨。


      截至4月份，ASML積壓了21臺EUV系統等待出貨，據說其中有大部分是英特爾的訂單；而ASML應該會在第二季財報發布時提供未出貨訂單的更新數字。

EUV技術可追溯至1970年代X光微影開發過程不順的那時候，而半導體產業原本期望能在2010年就開始利用EUV微影量產，但該技術一再推遲；有人估計，產業界對EUV技術的開發已經耗費了超過200億美元。


      而儘管ASML有所進展，批評者仍會繼續對EUV抱持質疑態度；如長期觀察半導體產業的市場研究機構VLSI Research總裁暨分析師G. Dan Hutcheson就表示：「總有人一直說該技術不可能成功；確實花了很長的時間，但我們終究還是走到了某個地方。」


      除了宣布達成光源功率裡程碑，Lercel也詳述了EUV工具疊對(overlay)性能的大幅改善，以及產業界在布建EUV基礎建設方面的進展，包括光罩(reticle)、光罩護膜(pellicle)以及光阻劑(photoresist)；此外他的簡報主要聚焦於EUV能為客戶帶來的「經濟價值」，考量到該類工具的成本──EUV微影設備一套要價超過1億美元──聽起來是個弔詭的議題。


      高成本是EUV微影技術最被詬病的特性之一，但ASML表示，EUV──在達到125WPH的產量目標時──與採用傳統浸潤式微影工具進行三重或四重圖形(patterning)的高昂成本相較，能帶來更高的經濟優勢。


      Lercel表示：「如果你看採用多重浸潤式微影步驟的成本，加上搭配的製程步驟──包括清潔以及度量──我們相信EUV的每層光罩成本還是低於三重圖形浸潤式微影，而且絕對低於四重以上圖形的成本；」他並指出，EUV也能提供更快速周期時間(cycle times)、變異性更少以及晶圓片出現隨機缺陷機率更低等經濟優勢。


      「我們相信EUV是在未來實現成本可負擔之微影製程微縮、非常具成本效益的技術；」Lercel表示：「我們已經在EUV系統性能方面有大幅進展，能滿足業界期待。特別是有鑑於其成像表現如預期、疊對性能至少能與浸潤式技術媲美，以及其生產量已經能超過每小時100片晶圓；這些讓我們達成了目前已經能陸續將支援大量生產的設備送交客戶。」


編譯：Judith Cheng

(參考原文：ASML Claims Major EUV Milestone，by Dylan McGrath)

      

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