微影設(shè)備大廠ASML宣布該公司已經(jīng)達(dá)成了最重要且長(zhǎng)期難以突破的里程碑：250瓦EUV光源。
盡管所花的時(shí)間與成本幾乎比所有人預(yù)期得要多，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)終于還是快要盼到極紫外光(extreme ultraviolet，EUV)微影技術(shù)的大量生產(chǎn)──在近日于美國(guó)舊金山舉行的2017年度Semicon West半導(dǎo)體設(shè)備展，微影設(shè)備大廠ASML宣布該公司已經(jīng)達(dá)成了最重要且長(zhǎng)期難以突破的里程碑：250瓦(watt)的EUV光源。
光源功率(source power)──也就是傳送到掃描機(jī)以實(shí)現(xiàn)晶圓曝光的EUV光子(photon)數(shù)量之量測(cè)值──直接等同于生產(chǎn)力，芯片制造商一直以來(lái)都堅(jiān)持250瓦的光源功率是達(dá)成每小時(shí)125片晶圓(WPH)生產(chǎn)量的必要條件，而且將ASML與光源技術(shù)供應(yīng)商Cymer (已在2013年被ASML收購(gòu))未能實(shí)現(xiàn)該光源功率目標(biāo)，視為EUV微影在近年來(lái)發(fā)展不順的主要原因。
在Semicon West期間，ASML行銷策略總監(jiān)Michael Lercel則表示，該公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了250瓦光源，而且不但是：“透過(guò)真正了解光源的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了一致性，也實(shí)現(xiàn)了正確的控制；”不過(guò)他補(bǔ)充指出，經(jīng)證實(shí)的250瓦光源還沒(méi)正式出貨。
包括英特爾(Intel)、三星(Samsung)、臺(tái)積電(TSMC)與Globalfoundries等頂尖芯片制造商，都打算在接下來(lái)兩年將EUV微影導(dǎo)入量產(chǎn)制程，ASML在今年2月展示了104WPH的生產(chǎn)量，該公司高層并聲稱，甚至在250瓦光源實(shí)現(xiàn)之前，該公司的微影設(shè)備可達(dá)到125WPH的產(chǎn)量。
與2012年約25瓦的光源相較，250瓦光源意味著十倍的進(jìn)步；Lercel在簡(jiǎn)報(bào)EUV生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)時(shí)笑言，當(dāng)他在幾年前仍任職于Cymert時(shí)，達(dá)到250瓦光源功率：“永遠(yuǎn)都是明年的目標(biāo)?！彼硎荆珹SML目前在EUV領(lǐng)域有14種開(kāi)發(fā)工具，已曝光超過(guò)100萬(wàn)片晶圓，光是過(guò)去一年就曝光了50萬(wàn)片；ASML的NXE:3400B量產(chǎn)型EUV微影設(shè)備已在今年稍早首度出貨。
截至4月份，ASML積壓了21臺(tái)EUV系統(tǒng)等待出貨，據(jù)說(shuō)其中有大部分是英特爾的訂單；而ASML應(yīng)該會(huì)在第二季財(cái)報(bào)發(fā)布時(shí)提供未出貨訂單的更新數(shù)字。
EUV技術(shù)可追溯至1970年代X光微影開(kāi)發(fā)過(guò)程不順的那時(shí)候，而半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)原本期望能在2010年就開(kāi)始利用EUV微影量產(chǎn)，但該技術(shù)一再推遲；有人估計(jì)，產(chǎn)業(yè)界對(duì)EUV技術(shù)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)耗費(fèi)了超過(guò)200億美元。
而盡管ASML有所進(jìn)展，批評(píng)者仍會(huì)繼續(xù)對(duì)EUV抱持質(zhì)疑態(tài)度；如長(zhǎng)期觀察半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)VLSI Research總裁暨分析師G. Dan Hutcheson就表示：“總有人一直說(shuō)該技術(shù)不可能成功；確實(shí)花了很長(zhǎng)的時(shí)間，但我們終究還是走到了某個(gè)地方?！?/p>
除了宣布達(dá)成光源功率里程碑，Lercel也詳述了EUV工具疊對(duì)(overlay)性能的大幅改善，以及產(chǎn)業(yè)界在布建EUV基礎(chǔ)建設(shè)方面的進(jìn)展，包括光罩(reticle)、光罩護(hù)膜(pellicle)以及光阻劑(photoresist)；此外他的簡(jiǎn)報(bào)主要聚焦于EUV能為客戶帶來(lái)的“經(jīng)濟(jì)價(jià)值”，考量到該類工具的成本──EUV微影設(shè)備一套要價(jià)超過(guò)1億美元──聽(tīng)起來(lái)是個(gè)吊詭的議題。
高成本是EUV微影技術(shù)最被詬病的特性之一，但ASML表示，EUV──在達(dá)到125WPH的產(chǎn)量目標(biāo)時(shí)──與采用傳統(tǒng)浸潤(rùn)式微影工具進(jìn)行三重或四重圖形(patterning)的高昂成本相較，能帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
Lercel表示：“如果你看采用多重浸潤(rùn)式微影步驟的成本，加上搭配的制程步驟──包括清潔以及度量──我們相信EUV的每層光罩成本還是低于三重圖形浸潤(rùn)式微影，而且絕對(duì)低于四重以上圖形的成本；”他并指出，EUV也能提供更快速周期時(shí)間(cycle times)、變異性更少以及晶圓片出現(xiàn)隨機(jī)缺陷機(jī)率更低等經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
“我們相信EUV是在未來(lái)實(shí)現(xiàn)成本可負(fù)擔(dān)之微影制程微縮、非常具成本效益的技術(shù)；”Lercel表示：“我們已經(jīng)在EUV系統(tǒng)性能方面有大幅進(jìn)展，能滿足業(yè)界期待。特別是有鑒于其成像表現(xiàn)如預(yù)期、疊對(duì)性能至少能與浸潤(rùn)式技術(shù)媲美，以及其生產(chǎn)量已經(jīng)能超過(guò)每小時(shí)100片晶圓；這些讓我們達(dá)成了目前已經(jīng)能陸續(xù)將支援大量生產(chǎn)的設(shè)備送交客戶。”