浸潤式/EUV微影雙管齊下 1x奈米演進一路暢通

作者: 黃耀瑋
2014 年 09 月 25 日

1x奈米以下先進製程將混搭兩種微影技術。為順利推動16/14奈米鰭式電晶體(FinFET),以及未來的10/7奈米先進製程,晶圓廠正加緊研發極紫外光(EUV)微影技術,並計畫以浸潤式(Immersion)微影搭配EUV,達到兼顧高解析度曝光和高速/低成本生產效益的目標。


艾司摩爾(ASML)亞太區技術行銷協理鄭國偉表示,由於浸潤式微影技術的解析度無法滿足1x奈米製程需求,因此業界正不斷加碼投資新一代EUV微影方案,以達成十倍以上解析度,持續延伸摩爾定律(Moore’s Law)的發展。不過,EUV機台相對昂貴,晶圓廠基於成本考量,僅將在晶圓關鍵層(Critical Layer)導入EUV技術,並於非關鍵層沿用浸潤式微影,因而揭開全新的混合式微影製程模式。


事實上,在跨入1x奈米前,半導體產業在20奈米世代就先掀起一波微影技術革新潮。鄭國偉指出,20奈米晶圓單位面積內的電晶體數量激增,且電路線距更緊密,已導致原先單次曝光的浸潤式微影製程不敷使用需求,遂使業界全面轉向雙重曝光(Double-Patterning)形式,以確保益趨複雜的電路能完整顯影在晶圓上。接續20奈米腳步,16/14奈米FinFET挑戰將更為艱鉅,業者除須發展三重曝光外,還須強化影像疊對控制(Overlay Control)、量測及校正能力,方能順利投產。


鄭國偉指出,雙重/三重曝光意味著要進行多次光罩製程,相較於傳統單次曝光,其產生對位誤差而影響晶圓良率的風險將大幅攀升,且多道製作程序亦將加重生產速度和成本壓力,因此對晶圓廠和微影設備開發商而言,如何提升雙重/三重曝光微影設備的製程適用範圍控制(Process Window Control)精準度,並能即時偵測出影像對位誤差或參數漂移情形進行校正,已是當務之急。


也因此,ASML在傾力開發EUV技術的同時,也不斷針對浸潤式微影應用精益求精,並已於近期推出一套整合曝光機(Scanner)、量測系統和電腦輔助設計軟體的全方位微影解決方案(Holistic Lithography),協助晶圓廠提升製程控制能力,並透過縝密且自動化的量測和校正,確保多次微影製程的影像疊對精確度,以優化生產良率及成本。


鄭國偉強調,新型浸潤式、EUV微影設備,以及未來的混合式微影技術,皆將成為半導體製造業從20奈米邁向16/14奈米FinFET和10奈米以下先進製程的關鍵利器,重要性將不容忽視。

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