EUV將在7納米節點(diǎn)發(fā)威？

　　核心提示：荷蘭半導體設備大廠(chǎng) ASML 現在勉為其難地承認了其客戶(hù)私底下悄悄流傳了好一陣子的情況：大多數半導體廠(chǎng)商仍將采用傳統浸潤式微影技術(shù)來(lái)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(guò)這恐怕將使得10奈米節點(diǎn)因為無(wú)法壓低每電晶體成本，而成為不受歡迎的制程。

　　荷蘭半導體設備大廠(chǎng) ASML 現在勉為其難地承認了其客戶(hù)私底下悄悄流傳了好一陣子的情況：大多數半導體廠(chǎng)商仍將采用傳統浸潤式微影技術(shù)來(lái)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(guò)這恐怕將使得10奈米節點(diǎn)因為無(wú)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(cháng)Martin Van den Brink在接受EETimes美國版編輯訪(fǎng)問(wèn)時(shí)表示，若傳統繼續采用浸潤式微影， 10奈米節點(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：“因為無(wú)法充分降低成本，10奈米制程節點(diǎn)將會(huì )陷入成為沒(méi)人喜歡的窘境;但其成本應該還是下降至足以讓它繼續前進(jìn)的一天?！倍麍猿?，針對10奈米之后的 7奈米節點(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(hù)英特爾(Intel)院士Mark Bohr才表示已經(jīng)找到不需要采用EUV來(lái)生產(chǎn)7奈米晶片的方法;他透露：“我現在全力投入7奈米節點(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(lái)下賭注…而我認為7奈米節點(diǎn)不需要EUV是可行的?！?/p>

　　而對此Van den Brink指出，英特爾的7奈米節點(diǎn)實(shí)際上就是產(chǎn)業(yè)界所認為的10奈米節點(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，但基本上與競爭同業(yè)所采用的微影解析度是相同的，因為他們用的是同樣的微影設備。他強調，隨著(zhù)基礎半導體制程技術(shù)日益復雜，廠(chǎng)商對制程技術(shù)的命名方式也變得越來(lái)越不容易看透： “這在今天來(lái)說(shuō)都是市場(chǎng)行銷(xiāo)策略的一部分，太難以理解?！?/p>

　　EUV技術(shù)進(jìn)展腳步緩慢

　　當2016年多數晶片業(yè)者開(kāi)始在10奈米制程節點(diǎn)評估采用EUV系統，光罩業(yè)者也需要支援EUV;不過(guò)Van den Brink表示，晶圓廠(chǎng)雖會(huì )在10奈米節點(diǎn)進(jìn)行EUV測試，并不會(huì )著(zhù)手進(jìn)行量產(chǎn)，而是會(huì )等到7奈米制程節點(diǎn)，而相關(guān)工具的生命周期至少長(cháng)達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，最大的一個(gè)就是可靠、高功率的光源，以支援該技術(shù)達到一日1,000片晶圓的產(chǎn)量;Van den Brink表示，目前ASML研發(fā)中的EUV系統采用77W光源。預計到今年底，該公司可達到80W光源，是該公司客戶(hù)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系統的關(guān)鍵功能。

　　3350B的終極目標是達到每日1,000片晶圓產(chǎn)能──這是商用微影設備的基本性能──不過(guò)一開(kāi)始出貨給客戶(hù)的系統每日產(chǎn)能可能實(shí)際上為800片晶圓;ASML計劃透過(guò)光學(xué)組件與軟體方面的多次升級，讓EUV能支援7奈米節點(diǎn)晶片日益精細化的電路制作需求。

　　而在9月初于臺北舉行的2014年度 SEMICON Taiwan 國際半導體展上，ASML亞太策略行銷(xiāo)總監鄭國偉則表示，該公司的EUV系統已經(jīng)在幾個(gè)客戶(hù)端進(jìn)行測試，確認可以滿(mǎn)足10奈米及7奈米制程中對 imaging (成像) 和overlay (制程影像疊對)的需求。在加強曝光機效能的同時(shí)，ASML也持續強化 EUV 的source power (光源功率) 和availability (可用性)，目前都有達到客戶(hù)期望的階段性目標。

　　而在生產(chǎn)力方面，ASML的目標是在2014年底達到每天曝光500片晶圓，而2016年底前達到每天曝光1,500片晶圓，才能符合客戶(hù)的量產(chǎn)需求;在最近幾項客戶(hù)端的測試中，已經(jīng)證明其EUV系統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。

　　一臺支援7奈米制程節點(diǎn)的可量產(chǎn)EUV系統，要價(jià)達1~1.2億美元(9,000萬(wàn)歐元)，是傳統浸潤式微影機臺的兩倍;不過(guò)Van den Brink表示，該公司的設備是采用模組化設計，擁有早期原型設備的客戶(hù)能獲得分階段的設備升級支援。鄭國偉則在SEMICON Taiwan 2014時(shí)指出，ASML第三代EUV機臺3300B已在全球出貨6臺，其中包括臺灣地區客戶(hù)，出貨時(shí)除了與貨運業(yè)者協(xié)商最大空運貨柜尺寸，還出動(dòng)了11 架次的747等級貨機才把完整機臺全部運載完畢。3300B在今年底、明年初還將出貨5臺。

　　其他EUV技術(shù)挑戰

　　EUV 系統還需克服的技術(shù)挑戰是減少光罩缺陷(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(yōu)，所以我們已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手研發(fā)光罩護膜(pellicles)?！苯櫴轿⒂耙恢笔茄鲑?lài)保護層 (protective layer)，不過(guò)EUV專(zhuān)用的保護層還在研發(fā)階段;ASML已經(jīng)證實(shí)，把85%穿透率的護膜裝在一半的EUV光罩上，不會(huì )對晶圓成像造成顯著(zhù)影響(下圖)。

　　現在A(yíng)SML正在測試覆蓋整個(gè)光罩的護膜，不過(guò)Van den Brink強調，該公司的目標是達到不采用護膜的零缺陷光罩;如果產(chǎn)業(yè)界需要保護層，應該是由光罩業(yè)者提供：“我們會(huì )持續開(kāi)發(fā)護膜，也愿意將相關(guān)技術(shù)轉移給第三方供應商?！笨上У侥壳盀橹惯€沒(méi)有人表示興趣。此外Van den Brink也報告了針對EUV應用的化學(xué)放大光阻劑(chemically amplified resists)研發(fā)進(jìn)展，表示該公司正在測試各種化學(xué)光阻劑，其中有一些會(huì )侵蝕EUV影像，但他樂(lè )觀(guān)認為將會(huì )有創(chuàng )新解決方案出現。