電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/周凱揚(yáng))隨著去年年底首臺高NA EUV光刻系統(tǒng)正式交貨給英特爾,ASML這條新的產(chǎn)品線似乎即將開啟新一輪的先進(jìn)晶圓制造設(shè)備統(tǒng)治??烧鐒e的先進(jìn)技術(shù)一樣,ASML已經(jīng)開始在規(guī)劃下一代的Hyper-NA EUV光刻系統(tǒng)了。
從High-NA到Hyper-NA
在描述光學(xué)儀器角分辨率的瑞利準(zhǔn)則等式(CD = k1?? λ / NA)中,CD為關(guān)鍵尺寸,又名線寬,代表了光刻工藝中的圖形處理精度。為了進(jìn)一步提高這一精度,只有從k1(k1系數(shù))、λ(光源波長)和NA(數(shù)值孔徑)上下手。其中k1是光刻工藝中由多個因素影響的系數(shù),但其物理極限已經(jīng)被確定在了0.25,所以提高精度的可行方案就被限制在了更小的光線波長和更高的數(shù)值孔徑上。
2022年,ASML宣布了基于0.55NA打造的新一代EUV光刻系統(tǒng),系列代號為EXE:5000,首個EXE:5000機(jī)器打造的芯片將基于英特爾的2nm邏輯工藝節(jié)點(diǎn)。然而,面對延續(xù)摩爾定律的難度越來越高,在埃米時代,即便是0.55NA的系統(tǒng),很快也會變得不夠看,不少廠商甚至都已經(jīng)開始考慮多重曝光,然而多重曝光是一種良率不高但成本頗高的方案。
ASML EUV系統(tǒng)研究路線圖 / ASML
為了解決這一問題,在imec舉辦的ITF World 2024大會上,ASML再度宣布下一代EUV光刻系統(tǒng)的路線圖。ASML將從2028年開始打造具備0.75NA的Hyper-NA系統(tǒng),預(yù)計于2030年開始交付,2030年之后ASML甚至可能會繼續(xù)向0.85NA推進(jìn)。
HyperNA帶來的挑戰(zhàn)
盡管ASML表示Hyper-NA是未來EUV機(jī)器的必行之路,但目前0.75NA的EUV機(jī)器尚在可行性研究階段,相關(guān)的研究、系統(tǒng)和材料都還八字沒有一撇。對于更高NA的EUV系統(tǒng)而言,ASML面臨的首個挑戰(zhàn)就是光學(xué)系統(tǒng)。
在高于0.55的NA下,偏振方向?qū)饩€影響進(jìn)一步提高,甚至是抵消了光源發(fā)出的光線。為此,高NA系統(tǒng)中需要加入偏光鏡片,但這種鏡片本身也會阻擋/吸收光線,從而降低系統(tǒng)效率,進(jìn)一步增加成本。
更重要的是,目前ASML的EUV系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)由蔡司獨(dú)家供應(yīng),因?yàn)橹挥兴麄儞碛写蛟炱教苟葮O高的EUV反射鏡片。雖然用于更高NA的鏡片還沒有被打造出來,但蔡司表示他們可以在光學(xué)上解決這一挑戰(zhàn)。
該系統(tǒng)面臨的另一大挑戰(zhàn)就是光刻膠,目前用于0.55NA EUV光刻系統(tǒng)的光刻膠雖然可以達(dá)到厚度要求,但其靈敏度還達(dá)不到0.33NA系統(tǒng)所用光刻膠的水準(zhǔn),因此所需的曝光劑量較大,影響了生產(chǎn)效率。而在0.75NA下,勢必需要更薄的光刻膠,屆時也會對光刻膠的材料提出更高的挑戰(zhàn)。不僅如此,光刻膠的三維效應(yīng)也會進(jìn)一步加劇,光刻膠本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計也要做出改良。
要知道,對于ASML來說,并非造出更高NA的系統(tǒng)后就萬事大吉了,他們也需要和行業(yè)伙伴合作,將每小時的晶圓產(chǎn)量維持在一個相對合理高效的水平。
最后就是成本問題,0.33NA EUV系統(tǒng)的價格在1.2億美元左右,而0.55NA EUV系統(tǒng)的價格則飆升至3億到4億美元。ASML CTO Martin Van den Brink表示,如果Hyper-NA系統(tǒng)的價格增長幅度和0.55NA系統(tǒng)一樣的話,那么哪怕對臺積電這樣的晶圓大廠而言,從經(jīng)濟(jì)角度上看也是不可行的。
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