ASML最新一代EUV設(shè)備2025年量產(chǎn)

當(dāng)前半導(dǎo)體制程微縮到10納米節(jié)點(diǎn)以下，包括開始采用的7納米制程，以及未來5納米、3納米甚至2納米制程，EUV極紫外光光刻技術(shù)已成為不可或缺的設(shè)備。藉由EUV設(shè)備導(dǎo)入，不僅加快生產(chǎn)效率、提升良率，還能降低成本，使不僅晶圓代工業(yè)者積極導(dǎo)入，連DRAM記憶體的生產(chǎn)廠商也考慮引進(jìn)。為了因應(yīng)制程微縮的市場需求，全球主要生產(chǎn)EUV設(shè)備的廠商艾司摩爾（ASML）正積極開發(fā)下一代EUV設(shè)備，就是High-NA（高數(shù)值孔徑）EUV 產(chǎn)品，預(yù)計(jì)幾年內(nèi)就能正式量產(chǎn)。

根據(jù)南韓媒體《ETNews》報(bào)導(dǎo)，High-NA的EUV設(shè)備與目前EUV設(shè)備的最大不同點(diǎn)，在于使用EUV 曝光時(shí)，透過提升透鏡解析度，使解析度（resolution）和微影疊對（overlay）能力比現(xiàn)行EUV系統(tǒng)提升70%，達(dá)到業(yè)界對幾何式芯片微縮（geometric chip scaling）的要求。ASML利用德國蔡司半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部門的技術(shù)提升透鏡解析度，就為了此目的，ASML 2016年正式收購德國蔡司半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部門24.9%股權(quán)。

針對下一代High-NA的EUV 產(chǎn)品，ASML之前也已從3個(gè)主要客戶取得4 臺訂單，并售出8臺High-NA EUV產(chǎn)品的優(yōu)先購買權(quán)。這些訂單中，晶圓代工龍頭臺積電也是其中之一。2018年時(shí)，臺積電就宣布增加3億美元資本支出，為下一代EUV設(shè)備的預(yù)付款，也就是已預(yù)購新一代High-NA的EUV設(shè)備。針對新一代High-NA EUV設(shè)備，ASML預(yù)計(jì)2025年正式量產(chǎn)。

新型號3400C將亮相

在去年年底，ASML的副總裁Anthony Yen表示，他們已經(jīng)開始研發(fā)下一代***3400C。他表示，在他們公司看來，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，較之他們的客戶三星、Intel和臺積電都正在使用的3400系列，ASML 5000將會有更多的創(chuàng)新。Yen在本周于舊金山舉行的IEEE國際電子設(shè)備會議上告訴工程師，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光是通過使用來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，使得圖案將投射到硅晶圓上。

通過提升功率，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2018年年初達(dá)到246 W之后，這個(gè)數(shù)字則來到了140片晶圓。該公司全年都在對客戶機(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170片晶圓。但在EUV發(fā)展過程中，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。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，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，這樣客戶可以隨意使用沒有薄膜的MASK。