EUV將在7納米節(jié)點(diǎn)發(fā)威？

　　核心提示：荷蘭半導(dǎo)體設(shè)備大廠 ASML 現(xiàn)在勉為其難地承認(rèn)了其客戶私底下悄悄流傳了好一陣子的情況：大多數(shù)半導(dǎo)體廠商仍將采用傳統(tǒng)浸潤式微影技術(shù)來生產(chǎn)10奈米制程晶片，而非延遲許久的超紫外光微影(EUV)技術(shù);不過這恐怕將使得10奈米節(jié)點(diǎn)因?yàn)闊o法壓低每電晶體成本，而成為不受歡迎的制程。

　　荷蘭半導(dǎo)體設(shè)備大廠 ASML 現(xiàn)在勉為其難地承認(rèn)了其客戶私底下悄悄流傳了好一陣子的情況：大多數(shù)半導(dǎo)體廠商仍將采用傳統(tǒng)浸潤式微影技術(shù)來生產(chǎn)10奈米制程晶片，而非延遲許久的超紫外光微影(EUV)技術(shù);不過這恐怕將使得10奈米節(jié)點(diǎn)因?yàn)闊o法壓低每電晶體成本，而成為不受歡迎的制程。

　　ASML總裁暨技術(shù)長Martin Van den Brink在接受EETimes美國版編輯訪問時(shí)表示，若傳統(tǒng)繼續(xù)采用浸潤式微影， 10奈米節(jié)點(diǎn)以下的許多關(guān)鍵電路層將會(huì)需要三重甚至四重曝光：“因?yàn)闊o法充分降低成本，10奈米制程節(jié)點(diǎn)將會(huì)陷入成為沒人喜歡的窘境;但其成本應(yīng)該還是下降至足以讓它繼續(xù)前進(jìn)的一天。”而他堅(jiān)持，針對(duì)10奈米之后的 7奈米節(jié)點(diǎn)，晶片制造商會(huì)需要采用EUV技術(shù)才能以具成本效益的方式生產(chǎn)晶片，若繼續(xù)采用浸潤式微影，有些電路層可能會(huì)需要用到13道曝光程序。

　　不久前，ASML的大客戶英特爾(Intel)院士Mark Bohr才表示已經(jīng)找到不需要采用EUV來生產(chǎn)7奈米晶片的方法;他透露：“我現(xiàn)在全力投入7奈米節(jié)點(diǎn)技術(shù)研發(fā)，我很想用EUV，但我不能拿自己的職業(yè)生涯或是英特爾的未來下賭注…而我認(rèn)為7奈米節(jié)點(diǎn)不需要EUV是可行的?！?/p>

　　而對(duì)此Van den Brink指出，英特爾的7奈米節(jié)點(diǎn)實(shí)際上就是產(chǎn)業(yè)界所認(rèn)為的10奈米節(jié)點(diǎn)，該公司在制程技術(shù)命名上總是比其他業(yè)者往前跳一個(gè)世代，但基本上與競(jìng)爭(zhēng)同業(yè)所采用的微影解析度是相同的，因?yàn)樗麄冇玫氖峭瑯拥奈⒂霸O(shè)備。他強(qiáng)調(diào)，隨著基礎(chǔ)半導(dǎo)體制程技術(shù)日益復(fù)雜，廠商對(duì)制程技術(shù)的命名方式也變得越來越不容易看透： “這在今天來說都是市場(chǎng)行銷策略的一部分，太難以理解?！?/p>

　　EUV技術(shù)進(jìn)展腳步緩慢

　　當(dāng)2016年多數(shù)晶片業(yè)者開始在10奈米制程節(jié)點(diǎn)評(píng)估采用EUV系統(tǒng)，光罩業(yè)者也需要支援EUV;不過Van den Brink表示，晶圓廠雖會(huì)在10奈米節(jié)點(diǎn)進(jìn)行EUV測(cè)試，并不會(huì)著手進(jìn)行量產(chǎn)，而是會(huì)等到7奈米制程節(jié)點(diǎn)，而相關(guān)工具的生命周期至少長達(dá)10年：“光罩的產(chǎn)量比晶圓片低得多，所以光罩業(yè)者在產(chǎn)業(yè)界主流技術(shù)變化時(shí)比較脆弱、態(tài)度也會(huì)更保守，因此EUV技術(shù)要向前進(jìn)，鼓勵(lì)光罩業(yè)者們投入研發(fā)是很重要的?！?/p>

　　除了需要光罩業(yè)者支持，EUV還面臨許多挑戰(zhàn)，最大的一個(gè)就是可靠、高功率的光源，以支援該技術(shù)達(dá)到一日1,000片晶圓的產(chǎn)量;Van den Brink表示，目前ASML研發(fā)中的EUV系統(tǒng)采用77W光源。預(yù)計(jì)到今年底，該公司可達(dá)到80W光源，是該公司客戶目前采用之40W光源的兩倍;而 80W光源也會(huì)是該公司將在明年出貨之3350B系統(tǒng)的關(guān)鍵功能。

　　3350B的終極目標(biāo)是達(dá)到每日1,000片晶圓產(chǎn)能──這是商用微影設(shè)備的基本性能──不過一開始出貨給客戶的系統(tǒng)每日產(chǎn)能可能實(shí)際上為800片晶圓;ASML計(jì)劃透過光學(xué)組件與軟體方面的多次升級(jí)，讓EUV能支援7奈米節(jié)點(diǎn)晶片日益精細(xì)化的電路制作需求。

　　而在9月初于臺(tái)北舉行的2014年度 SEMICON Taiwan 國際半導(dǎo)體展上，ASML亞太策略行銷總監(jiān)鄭國偉則表示，該公司的EUV系統(tǒng)已經(jīng)在幾個(gè)客戶端進(jìn)行測(cè)試，確認(rèn)可以滿足10奈米及7奈米制程中對(duì) imaging (成像) 和overlay (制程影像疊對(duì))的需求。在加強(qiáng)曝光機(jī)效能的同時(shí)，ASML也持續(xù)強(qiáng)化 EUV 的source power (光源功率) 和availability (可用性)，目前都有達(dá)到客戶期望的階段性目標(biāo)。

　　而在生產(chǎn)力方面，ASML的目標(biāo)是在2014年底達(dá)到每天曝光500片晶圓，而2016年底前達(dá)到每天曝光1,500片晶圓，才能符合客戶的量產(chǎn)需求;在最近幾項(xiàng)客戶端的測(cè)試中，已經(jīng)證明其EUV系統(tǒng)在晶圓曝光的速度上，已經(jīng)具備每天曝光600片晶圓的能力。

　　一臺(tái)支援7奈米制程節(jié)點(diǎn)的可量產(chǎn)EUV系統(tǒng)，要價(jià)達(dá)1~1.2億美元(9,000萬歐元)，是傳統(tǒng)浸潤式微影機(jī)臺(tái)的兩倍;不過Van den Brink表示，該公司的設(shè)備是采用模組化設(shè)計(jì)，擁有早期原型設(shè)備的客戶能獲得分階段的設(shè)備升級(jí)支援。鄭國偉則在SEMICON Taiwan 2014時(shí)指出，ASML第三代EUV機(jī)臺(tái)3300B已在全球出貨6臺(tái)，其中包括臺(tái)灣地區(qū)客戶，出貨時(shí)除了與貨運(yùn)業(yè)者協(xié)商最大空運(yùn)貨柜尺寸，還出動(dòng)了11 架次的747等級(jí)貨機(jī)才把完整機(jī)臺(tái)全部運(yùn)載完畢。3300B在今年底、明年初還將出貨5臺(tái)。

　　其他EUV技術(shù)挑戰(zhàn)

　　EUV 系統(tǒng)還需克服的技術(shù)挑戰(zhàn)是減少光罩缺陷(mask defects)，空白光罩上的缺陷需降低至0 (如上圖);Van den Brink表示：“只要在光罩上有一個(gè)缺陷粒子都是隱憂，所以我們已經(jīng)開始著手研發(fā)光罩護(hù)膜(pellicles)?！苯櫴轿⒂耙恢笔茄鲑嚤Ｗo(hù)層 (protective layer)，不過EUV專用的保護(hù)層還在研發(fā)階段;ASML已經(jīng)證實(shí)，把85%穿透率的護(hù)膜裝在一半的EUV光罩上，不會(huì)對(duì)晶圓成像造成顯著影響(下圖)。

　　現(xiàn)在ASML正在測(cè)試覆蓋整個(gè)光罩的護(hù)膜，不過Van den Brink強(qiáng)調(diào)，該公司的目標(biāo)是達(dá)到不采用護(hù)膜的零缺陷光罩;如果產(chǎn)業(yè)界需要保護(hù)層，應(yīng)該是由光罩業(yè)者提供：“我們會(huì)持續(xù)開發(fā)護(hù)膜，也愿意將相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)移給第三方供應(yīng)商。”可惜到目前為止還沒有人表示興趣。此外Van den Brink也報(bào)告了針對(duì)EUV應(yīng)用的化學(xué)放大光阻劑(chemically amplified resists)研發(fā)進(jìn)展，表示該公司正在測(cè)試各種化學(xué)光阻劑，其中有一些會(huì)侵蝕EUV影像，但他樂觀認(rèn)為將會(huì)有創(chuàng)新解決方案出現(xiàn)。