極紫外光(EUV)微影技術將於2015年突破量產瓶頸。傳統浸潤式微影技術在半導體製程邁入1x奈米節點後將面臨物理極限,遂使EUV成為產業明日之星。設備供應商艾司摩爾(ASML)已協同比利時微電子研究中心(IMEC)和重量級晶圓廠,合力改良EUV光源功率與晶圓產出速度,預計2015年可發布首款量產型EUV機台。
ASML亞太區技術行銷協理鄭國偉提到,ASML雖也同步投入E-Beam基礎研究,但目前對相關設備的開發計畫仍抱持觀望態度。 |
ASML亞太區技術行銷協理鄭國偉表示,ASML於2012年下旬購併微影設備光源供應商–Cymer後,近半年在EUV技術研發方面已有重大突破。特別在光源功率表現上,已從去年30瓦(W)大幅提升至目前的55瓦,預估今年底設定功率達80瓦、每小時晶圓產出速度(wph)58片的目標也可順利達陣,並將出貨五部EUV研發型設備–NXE 3300予客戶。
與此同時,ASML亦緊鑼密鼓推動EUV量產型機台設計,目前正與英特爾(Intel)、台積電、三星(Samsung)和IMEC緊密合作,將共同投入大量研發資源並貢獻各自的矽智財(IP),進一步提升EUV光源功率並改良光學機構設計,使晶圓產出速度和經濟效益符合業界要求。鄭國偉強調,ASML最快在2015年中就能發布EUV量產型機台,使光源功率突破250瓦,且晶圓產出速度臻至125wph,從而協助晶圓廠加速布建10奈米鰭式電晶體(FinFET)產線。
事實上,ASML已和晶圓廠客戶達成共識,認為只要將EUV光源功率提升至100~125瓦,實現70wph的水準,整體生產成本就能趕上多重浸潤式曝光,逐漸在16/14奈米FinFET製程嶄露頭角。至於2015~2016年,EUV具備125wph的產出能力,更將成為晶圓廠發展10奈米FinFET不可或缺的製程設備,躍居微影技術主流地位。
據悉,進入20奈米世代,電晶體線寬(指晶圓布線之間的距離)將微縮至30奈米以下,已超越目前主流浸潤式微影方案的解析度極限(約為3x奈米),因此,包括台積電、格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)等正在投資建置20奈米產線的晶圓廠,皆已相繼導入雙重曝光(Double-patterning)技術,在同一片晶圓面積上進行兩次微影製程,以實現更高密度的晶片電路布局(Layout)。
不過,鄭國偉分析,一旦採用雙重甚至三重曝光,增加晶圓製作流程的循環時間(Cycle Time),不僅生產成本倍增,良率也會隨之下降,勢將延宕先進製程開發速度,並重重打擊晶圓廠和晶片商的投資信心。也因此,業界才會對解析度可朝30奈米以下規格延伸,並能單次曝光的EUV寄予厚望;而EUV主要設備供應商ASML更是責無旁貸,務須跨越相關技術門檻,以延續摩爾定律(Moore’s Law)。
由於EUV對半導體產業的發展舉足輕重,部分業者也憂心該技術一旦遭遇瓶頸,整個供應鏈將無以為繼的窘境,競相開始尋求備案。鄭國偉提到,現階段的確有廠商同時押寶不同的微影方案,其中,可省下光罩製程且解析度亦能滿足1x奈米晶圓要求的多重電子束(Multi E-Beam)技術,為當下呼聲最高的EUV替代選項;然而,E-Beam的晶圓產出速度還遠遠落後傳統或EUV微影,短期內難有突破性的進展。