關(guān)于ASML正在開(kāi)發(fā)下一代EUV光刻機(jī)性能分析

ASML的副總裁Anthony Yen日前表示，他們已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)下一代光刻機(jī)。他表示，在他們公司看來(lái)，一旦現(xiàn)有的系統(tǒng)到達(dá)了極限，他們有必要去繼續(xù)推動(dòng)新一代產(chǎn)品的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)芯片的微縮。

據(jù)介紹，較之他們的客戶(hù)三星、Intel和臺(tái)積電都正在使用的3400系列，ASML 5000將會(huì)有更多的創(chuàng)新。Yen在本周于舊金山舉行的IEEE國(guó)際電子設(shè)備會(huì)議上告訴工程師，其中最引人注目的是機(jī)器數(shù)值孔徑（numerical aperture）從現(xiàn)在的0.33增加到0.55 。數(shù)值孔徑是無(wú)量綱（dimensionless quantity）的數(shù)量，與光的聚焦程度有關(guān)。數(shù)值孔徑越大意味著分辨率越高。改變EUV機(jī)器中的數(shù)值孔徑將需要更大，更完美拋光的成像鏡組。

EUV光是通過(guò)使用來(lái)自高功率二氧化碳激光器的雙脈沖瞄準(zhǔn)微小錫滴而產(chǎn)生的。第一個(gè)脈沖將錫滴重新塑造成模糊的薄餅形狀，這樣第二個(gè)脈沖就會(huì)更加強(qiáng)大并且跟隨它僅僅3微秒，它可以將錫爆炸成等離子體，并以13.5納米的光照射。然后將光聚集，聚焦并從圖案化的掩模上彈開(kāi)，使得圖案將投射到硅晶圓上。

通過(guò)提升功率，ASML已經(jīng)將每小時(shí)可以處理的晶圓數(shù)量提升了。功率越大意味著晶圓可以更快地曝光。在195瓦特的時(shí)候，他們每小時(shí)可以處理125片晶圓; 功率在今年年初達(dá)到246 W之后，這個(gè)數(shù)字則來(lái)到了140片晶圓。該公司全年都在對(duì)客戶(hù)機(jī)器進(jìn)行改造，以期達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)。

下一代機(jī)器將需要更多的EUV瓦數(shù)。在實(shí)驗(yàn)室中，ASML已破解410 W，但尚未達(dá)到芯片生產(chǎn)所需的，足夠好的占空比（duty cycle）。更強(qiáng)大的激光器將有所幫助，但這可能會(huì)增加錫液滴的速度。在今天的機(jī)器中，錫滴每秒被射出50,000次，但Yen表明，新產(chǎn)品的液滴發(fā)生器的運(yùn)行速度或?qū)⑦_(dá)到80,000赫茲。

與此同時(shí)，該公司正在改進(jìn)其3400系列的功能。新版本3400C將于2019年下半年發(fā)布，效率提升到每小時(shí)處理超過(guò)170片晶圓。但在EUV發(fā)展過(guò)程中，最大的一個(gè)痛點(diǎn)就在于極其昂貴的MASK，這些MASK可以“保持”鑄造在硅片上的圖案。這種被稱(chēng)為薄膜的覆蓋物，用于保護(hù)掩模免受雜散粒子的影響，吸收太多光線(xiàn)。ASML表示，現(xiàn)有的薄膜可以傳輸83％的光。這就將產(chǎn)能吞吐量降低到每小時(shí)116個(gè)晶圓。Yen說(shuō)，他們的目標(biāo)是將傳輸率提高到90％。ASML也正在努力保持機(jī)器內(nèi)部比現(xiàn)在更清潔，這樣客戶(hù)可以隨意使用沒(méi)有薄膜的MASK。

Yen表示，ASML預(yù)計(jì)到2018年底將出貨18臺(tái)機(jī)器，并計(jì)劃在2019年發(fā)貨30臺(tái)。然而，供應(yīng)商的火災(zāi)將延遲他們?cè)?019年的交付，該公司周二表示。8月，當(dāng)GlobalFoundries取消7納米芯片開(kāi)發(fā)時(shí)，ASML失去了一位知名客戶(hù)。這一舉措消除了公司在2017年和2018年安裝的兩臺(tái)EUV機(jī)器的需求，Yen表示。