前英特爾CEO加入光刻技術(shù)初創(chuàng )公司

近日，英特爾前CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）宣布加入xLight，擔任董事會(huì )執行董事長(cháng)，xLight官網(wǎng)上個(gè)月也公布了這一消息。xLight是一家面向極紫外（EUV）光刻機開(kāi)發(fā)基于直線(xiàn)電子加速器的自由電子激光（FEL）技術(shù)的EUV光源系統的初創(chuàng )公司。

xLight雖然規模很小，但其團隊在光刻和加速器技術(shù)領(lǐng)域擁有多年的經(jīng)驗，不僅擁有來(lái)自斯坦福直線(xiàn)加速器和其他地方的粒子加速器資深研究人士，其首席科學(xué)家Gennady Stupakov博士還是2024年IEEE核能和等離子體科學(xué)學(xué)會(huì )粒子加速器科學(xué)技術(shù)獎 （PAST）的兩名獲獎?wù)咧弧?/p>

xLight聲稱(chēng)目前擁有一種功率超過(guò)1000瓦的LPP光源，并且將在2028年準備好用于商業(yè)應用?；粮癖硎?，xLight的技術(shù)將每片晶圓的成本降低了大約50%，并將資本和運營(yíng)成本降低了3倍，這是制造效率的重大飛躍。這可能意味著(zhù)與ASML今天的機器相比，基于FEL的光刻工具成本將大幅降低。

此外，xLight并不打算取代ASML的EUV光刻工具，而是生產(chǎn)一種“將在2028年連接到ASML掃描儀并運行晶圓”的LPP光源。這可能意味著(zhù)xLight的LPP光源將與現有的ASML工具兼容，不過(guò)與下一代High-NA EUV工具的兼容性尚不確定。

目前光刻機巨頭ASML的EUV光刻機所采用的是EUV光源系統，正是基于被稱(chēng)為激光等離子體EUV光源（LPP），其原理是通過(guò)30kW功率的二氧化碳激光器轟擊以每秒50000滴的速度從噴嘴內噴出的錫金屬液滴，每滴兩次轟擊（即每秒需要10萬(wàn)個(gè)激光脈沖），將它們蒸發(fā)成等離子體，通過(guò)高價(jià)錫離子能級間的躍遷獲得13.5nm波長(cháng)的EUV光線(xiàn)。

由于EUV-LPP系統需要依靠功率強大高能激光脈沖來(lái)蒸發(fā)微小的錫滴，使得其整個(gè)光源系統不僅龐大復雜，且功耗巨大，所產(chǎn)生的EUV光源的功率也有限。ASML的Twinscan NXE:3600D配備了250瓦的LPP光源，而NXE:3800E則配備了約300瓦的光源。盡管ASML在研究環(huán)境中已經(jīng)展示了超過(guò)500瓦的EUV光源功率，但這些更高的功率水平尚未在商業(yè)部署的系統中實(shí)現。

光刻技術(shù)是所有先進(jìn)半導體制造的核心。這個(gè)概念看似簡(jiǎn)單 —— 在硅片上“打印”圖像 —— 但它卻是業(yè)內技術(shù)最復雜、成本最高的工藝之一，占據了資本支出的主導地位。隨著(zhù)半導體行業(yè)的不斷創(chuàng )新，有兩種關(guān)鍵手段可以提高性能、生產(chǎn)率和芯片的整體良率：功率和偏振。

LPP是目前用于尖端半導體制造的唯一EUV光產(chǎn)生方法，然而極其耗電（約1.5MW 的電力僅能產(chǎn)生500W的光）。有關(guān)研究顯示，10kW功率的FEL EUV光源的建設成本約為4億美元，每年運營(yíng)成本4000萬(wàn)美元。相比之下，250W功率的LPP EUV光源的建設成本約為2000萬(wàn)美元，每年運營(yíng)成本1500萬(wàn)美元。

FEL則是一種利用相對論電子束產(chǎn)生相干高強度輻射的激光器，與依靠原子或分子躍遷產(chǎn)生光的傳統激光器不同，FEL利用自由電子的加速來(lái)產(chǎn)生從紅外到X射線(xiàn)波長(cháng)范圍廣泛的電磁輻射。FEL是xLight系統的核心，因為它能夠在很寬的波長(cháng)范圍內產(chǎn)生強烈、可調的光束。

值得注意的是，ASML在十年前曾考慮轉向EUV-FEL光源，近年也在將EUV-FEL光源的技術(shù)進(jìn)展與EUV-LPP光源技路線(xiàn)圖進(jìn)行比較時(shí)，再次考慮轉EUV-FEL光源。但最終，ASML公司高管認為EUV-LPP光源帶來(lái)的風(fēng)險較小。

雖然EUV-FEL光源相比EUV-LPP光源擁有著(zhù)很多的優(yōu)勢，但是其也面臨著(zhù)體積龐大，難以融入現有的晶圓制造潔凈室的問(wèn)題，比如在現有標準低EUV光刻機當中，光源位于機器本身的下方，而對于High NA EUV設備，其EUV-LPP光源位于同一水平面上，因此任何“第三方”光源系統都必須考慮到這些事實(shí)，如果EUV-FEL光源被證實(shí)具有商業(yè)化價(jià)值的話(huà)，或許EUV-FEL光源將會(huì )融入下一代晶圓廠(chǎng)的設計考慮當中。