ASML接獲設備大單　EUV微影商用進(jìn)展邁大步

　　微影設備制造商ASML近期宣布，接獲美國一家主要客戶(hù)十五部EUV機臺訂單，并將于今年底開(kāi)始陸續出貨;同時(shí)間，日本光阻材料大廠(chǎng)JSR也與IMEC合資成立新公司，致力生產(chǎn)EUV微影所需的光阻劑，為EUV微影技術(shù)的商用發(fā)展揭橥新的里程碑。

　　極紫外光微影(EUV Lithography)技術(shù)發(fā)展大有斬獲。半導體設備供應商艾司摩爾(ASML)日前公開(kāi)宣布，該公司與美國一家主要客戶(hù)已簽屬協(xié)議書(shū)，將提供至少十五臺的最新一代EUV微影系統機臺，以支援不斷增加的制程開(kāi)發(fā)活動(dòng)和未來(lái)世代制程的試量產(chǎn)。

　　雙方交易的詳細財務(wù)資訊并未公開(kāi)，但據悉，該客戶(hù)打算在未來(lái)制程技術(shù)節點(diǎn)的多個(gè)制造步驟中，使用EUV微影設備。首批的兩部EUV微影系統機臺--NXE:3350B(圖1)，可望于2015年底前出貨。

　　圖1 ASML已接獲美國一家重要客戶(hù)的十五臺EUV微影設備訂單。

　　ASML總裁暨執行長(cháng)Peter Wennink表示，EUV技術(shù)目前正逐漸進(jìn)入量產(chǎn)階段。上述的EUV合作承諾，將為長(cháng)期以來(lái)的EUV發(fā)展計畫(huà)，以及EUV生態(tài)系統的完備，提供強大支援，大幅擴展EUV計畫(huà)展望，并提高技術(shù)發(fā)展信心，可望開(kāi)啟半導體產(chǎn)業(yè)新一輪創(chuàng )新。

　　EUV微技術(shù)是一種新的光學(xué)圖案化(Patterning)技術(shù)，能簡(jiǎn)化最先進(jìn)晶片制程的生產(chǎn)周期(Cycle Time)并提高生產(chǎn)良率，有助于半導體產(chǎn)業(yè)在未來(lái)10年，藉由在單一晶片中放進(jìn)更多電晶體(Transistor)來(lái)延續摩爾定律(Moore's Law)，并進(jìn)一步降低每功能單位成本(Cost-Per-Function)和提升能源效率。

　　微影技術(shù)系用于將電路成像在晶片上;而光線(xiàn)的波長(cháng)是決定微影解析度的主要關(guān)鍵因素。有別于目前用于先進(jìn)晶片量產(chǎn)的193奈米(nm)浸潤式微影系統，EUV微影技術(shù)采用13.5奈米較短的光波長(cháng)，能呈現出更小的特征，且不需要多重曝光，能協(xié)助半導體元件制造商簡(jiǎn)化制程，以單一步驟完成晶片關(guān)鍵層(Critical Layer)曝光。

　　合資開(kāi)發(fā)光阻劑　JSR/IMEC健全EUV生態(tài)

　　除ASML接獲設備大單外，日本光阻材料制造大廠(chǎng)JSR株式會(huì )社與比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)日前也共同簽署合作意向書(shū)(Letter of Intent, LOI)，將攜手成立合資公司，研發(fā)生產(chǎn)下一代EUV微影的光阻(Photoresist)解決方案，以迎合下世代制程技術(shù)需求，可望為半導體產(chǎn)業(yè)實(shí)現EUV微影材料制造和品質(zhì)控制，并健全EUV微影生態(tài)系統。

　　IMEC總裁暨執行長(cháng)Luc Van den hove表示，長(cháng)期以來(lái)，JSR一直是IMEC的重要策略夥伴，此次合作讓雙方關(guān)系更為緊密，并可建一個(gè)中立且開(kāi)放的創(chuàng )新研發(fā)平臺，使EUV相關(guān)供應商在制程步驟和模組發(fā)展的早期階段更深入的參與。此外，藉由JSR生產(chǎn)設備和IMEC技術(shù)平臺間更為緊密的合作，也可讓雙方的合作夥伴能在下一代微影技術(shù)中采用最好的材料。

　　JSR總裁Nobu Koshiba指出，EUV微影是實(shí)現半導體摩爾定律的必備技術(shù)，因此該公司不斷投注心力在該領(lǐng)域的研發(fā)，以滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)需求;不只已成功研發(fā)化學(xué)放大(Amplified)光阻劑，全新設計的化學(xué)材料也具備極高的敏感度(Sensitivity)和良好的生產(chǎn)力。除此之外，JSR也將技術(shù)擴展至周邊材料，例如多層材料。

　　Koshiba進(jìn)一步談到，半導體產(chǎn)業(yè)正迫切需要材料供應商準備好制造的基礎設施，以及無(wú)缺陷(Defect-Free)微影技術(shù)方案的品質(zhì)控制能力，同時(shí)還必須提高光阻劑的性能，以與EUV曝光設備相匹配。

　　EUV微影技術(shù)被視為是將摩爾定律延長(cháng)至單位數(Single Digit)奈米(nm)技術(shù)節點(diǎn)的主要驅動(dòng)力。IMEC和JSR合作，可讓雙方在開(kāi)發(fā)光阻解決方案時(shí)發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢，JSR將提供合資公司其制造技術(shù)，透過(guò)安裝制造和分析設備，為其在比利時(shí)的全資子公司--JSR Micro設備升級;IMEC則將為合資公司提供材料品質(zhì)控制的技術(shù)和服務(wù)。除JSR光阻劑制造外，該合資公司也將采取機密性保護方式，提供其他材料供應商付費生產(chǎn)的制造能力。

　　從上述發(fā)展可知，相較于先前一年不到五部機臺的出貨情形，ASML此次接獲十五部EUV微影設備訂單可謂一大進(jìn)展，對EUV生態(tài)系統的相關(guān)廠(chǎng)商而言，無(wú)疑打了一劑強心針。

　　盡管如此，EUV微影機臺離大量商用階段尚有一段距離，半導體制造商仍舊高度仰賴(lài)現有193奈米浸潤式微影方案，因此相關(guān)設備供應商也持續投入技術(shù)研發(fā)，期能讓193奈米微影設備繼續沿用至更先進(jìn)制程節點(diǎn)。

　　193nm微影技術(shù)　擴展至10奈米以下應用

　　應用材料(Applied Materials)日前即推出Centura Tetra Z光罩蝕刻系統(圖2)，希望以新一代微影術(shù)光罩蝕刻技術(shù)，讓多重曝光尺寸縮小至10奈米(nm)以下。新機臺系將應用材料的Tetra平臺功能進(jìn)行強化，以提供所需的線(xiàn)寬(CD)參數“埃(Angstrom)”等級光罩精密度，滿(mǎn)足未來(lái)邏輯與記憶體元件嚴苛的圖案制程規格。

　　圖2 應用材料新一代光罩蝕刻系統，將有助193奈米微影技術(shù)延展至10米以下制程節點(diǎn)。

　　應用材料光罩蝕刻產(chǎn)品處總經(jīng)理Rao Yalamanchili表示，使用193奈米波長(cháng)來(lái)制作10奈米或7奈米的圖案，需要各種最佳化技術(shù)，包括浸潤與多重曝光，皆高度仰賴(lài)光罩的運用。該公司的Tetra Z系統擁有先進(jìn)的光罩蝕刻技術(shù)，運用精密材料工程及電漿反應動(dòng)力學(xué)的精進(jìn)科技，能擴充193奈米微影術(shù)的應用。

　　Yalamanchili進(jìn)一步指出，蝕刻技術(shù)是制造光罩的關(guān)鍵，Tetra Z系統能為新一代光學(xué)光罩的蝕刻提供所需的精確度，制作先進(jìn)節點(diǎn)設計的圖案。

　　應用材料針對進(jìn)階的鉻、矽化鉬(MoSI)、硬質(zhì)光阻層和石英(熔矽石)蝕刻應用，開(kāi)發(fā)了Tetra Z工具，以制造先進(jìn)的二元式與相位移光罩(Phase-shift Mask)。該系統在技術(shù)上的創(chuàng )新，能讓浸潤式微影技術(shù)延伸應用于四重曝光與先進(jìn)的解析度強化技術(shù)。

　　據了解，Tetra Z系統能針對所有特征尺寸進(jìn)行均勻線(xiàn)性精密蝕刻，并達到近乎零缺陷的圖案密度，可確保圖形轉移保真度。另外，優(yōu)異的CD效能結合高蝕刻選擇比，使Tetra Z系統得以運用更薄的光阻，在重要的裝置層上制作更小的光罩CD圖案;而可控制的CD偏差功能，則擴展了系統彈性，滿(mǎn)足客戶(hù)的特定需求。

　　另外，應用材料獨有石英蝕刻深度控制技術(shù)，可確保精密的相位角度，也能讓客戶(hù)使用交替式光圈相位移光罩與無(wú)鉻相位微影術(shù)，推動(dòng)積體電路的尺寸縮放制程。種種關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展，來(lái)自于各種系統改良，包括反應室設計、電漿穩定性、離子與自由基控制、流量與壓力控制，以及即時(shí)制程監控。

　　除推出新一代微影術(shù)光罩蝕刻機臺外，應用材料隨后也發(fā)布可優(yōu)化硬式光罩銅導線(xiàn)制作的新型物理氣相沉積(PVD)系統--Endura Cirrus HTX，其可與Tetra Z系統相互輝映，同樣也有助克服進(jìn)入10奈米以下技術(shù)節點(diǎn)后所面臨的微影、圖案化和金屬化(Metallization)制程挑戰。

　　卡位10奈米制程商機　應材新PVD系統亮相

　　由于晶片尺寸不斷縮小，業(yè)界需要更先進(jìn)的硬式光罩技術(shù)，方能保證密集且微型導線(xiàn)結構的完整性，因應此趨勢，應用材料推出新型PVD系統--Endura Cirrus HTX，其采先進(jìn)的突破性技術(shù)，能應用于10奈米及以下的銅導線(xiàn)曝光圖案制作，并適用于先進(jìn)晶片制造商多代生產(chǎn)線(xiàn)。此一全新技術(shù)成功微縮半導體首選硬式光罩材料氮化鈦(TiN)和金屬硬式光罩的尺寸，從而滿(mǎn)足先進(jìn)微晶片銅導線(xiàn)曝光圖案制作的需求。

　　應用材料副總裁暨金屬沉積產(chǎn)品部總經(jīng)理Sundar Ramamurthy表示，金屬硬式光罩膜層的精密工程設計，是克服先進(jìn)導線(xiàn)架構圖案制作挑戰的關(guān)鍵。數十年來(lái)，應用材料不斷針對氮化鈦膜特性的工程設計，在Cirrus HTX氮化鈦產(chǎn)品中采用最先進(jìn)的物理氣相沉積技術(shù)。另外，Cirrus HTX系統結合應用材料獨家的超高頻(VHF)架構技術(shù)，讓客戶(hù)在針對氮化鈦硬式光罩層，能靈活調整從壓縮到拉伸的應力。

　　事實(shí)上，今日的先進(jìn)微晶片技術(shù)能將20公里長(cháng)的銅線(xiàn)裝入100平方毫米的狹小空間內，將其堆疊(Stacked)成十層，在層與層之間有多達一百億個(gè)導孔或垂直導線(xiàn)。而金屬硬式光罩層的功用，是保持這些軟性超低電介質(zhì)(ULK)中的銅導線(xiàn)和導孔的圖形完整性，不過(guò)，在尺寸縮小的情況下，傳統氮化鈦硬式光罩層的壓縮應力會(huì )導致ULK膜層中的狹窄線(xiàn)路圖樣變形或倒塌，因此，采用可調式Cirrus HTX氮化鈦硬式光罩出色的應力調整功能，結合高蝕刻選擇性，提供理想的臨界尺寸(CD)線(xiàn)寬控制與導孔堆疊對位效能，進(jìn)而提升良率。