盡管所花的時間與成本幾乎比所有人預(yù)期得要多，半導體產(chǎn)業(yè)終于還是快要盼到極紫外光(extreme ultraviolet，EUV)微影技術(shù)的大量生產(chǎn)──在近日于美國舊金山舉行的2017年度Semicon West半導體設(shè)備展，微影設(shè)備大廠ASML宣布該公司已經(jīng)達成了最重要且長期難以突破的里程碑：250瓦(watt)的EUV光源。
光源功率(source power)──也就是傳送到掃描機以實現(xiàn)晶圓曝光的EUV光子(photon)數(shù)量之量測值──直接等同于生產(chǎn)力，芯片制造商一直以來都堅持250瓦的光源功率是達成每小時125片晶圓(WPH)生產(chǎn)量的必要條件，而且將ASML與光源技術(shù)供應(yīng)商Cymer (已在2013年被ASML收購)未能實現(xiàn)該光源功率目標，視為EUV微影在近年來發(fā)展不順的主要原因。
在Semicon West期間，ASML行銷策略總監(jiān)Michael Lercel則表示，該公司已經(jīng)實現(xiàn)了250瓦光源，而且不但是：“透過真正了解光源的轉(zhuǎn)換效率達到了一致性，也實現(xiàn)了正確的控制;”不過他補充指出，經(jīng)證實的250瓦光源還沒正式出貨。
包括英特爾(Intel)、三星(Samsung)、臺積電(TSMC)與Globalfoundries等頂尖芯片制造商，都打算在接下來兩年將EUV微影導入量產(chǎn)制程，ASML在今年2月展示了104WPH的生產(chǎn)量，該公司高層并聲稱，甚至在250瓦光源實現(xiàn)之前，該公司的微影設(shè)備可達到125WPH的產(chǎn)量。
與2012年約25瓦的光源相較，250瓦光源意味著十倍的進步;Lercel在簡報EUV生產(chǎn)經(jīng)濟學時笑言，當他在幾年前仍任職于Cymert時，達到250瓦光源功率：“永遠都是明年的目標。”他表示，ASML目前在EUV領(lǐng)域有14種開發(fā)工具，已曝光超過100萬片晶圓，光是過去一年就曝光了50萬片;ASML的NXE:3400B量產(chǎn)型EUV微影設(shè)備已在今年稍早首度出貨。
截至4月份，ASML積壓了21臺EUV系統(tǒng)等待出貨，據(jù)說其中有大部分是英特爾的訂單;而ASML應(yīng)該會在第二季財報發(fā)布時提供未出貨訂單的更新數(shù)字。
EUV技術(shù)可追溯至1970年代X光微影開發(fā)過程不順的那時候，而半導體產(chǎn)業(yè)原本期望能在2010年就開始利用EUV微影量產(chǎn)，但該技術(shù)一再推遲;有人估計，產(chǎn)業(yè)界對EUV技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)耗費了超過200億美元。
而盡管ASML有所進展，批評者仍會繼續(xù)對EUV抱持質(zhì)疑態(tài)度;如長期觀察半導體產(chǎn)業(yè)的市場研究機構(gòu)VLSI Research總裁暨分析師G. Dan Hutcheson就表示：“總有人一直說該技術(shù)不可能成功;確實花了很長的時間，但我們終究還是走到了某個地方。”
除了宣布達成光源功率里程碑，Lercel也詳述了EUV工具疊對(overlay)性能的大幅改善，以及產(chǎn)業(yè)界在布建EUV基礎(chǔ)建設(shè)方面的進展，包括光罩(reticle)、光罩護膜(pellicle)以及光阻劑(photoresist);此外他的簡報主要聚焦于EUV能為客戶帶來的“經(jīng)濟價值”，考量到該類工具的成本──EUV微影設(shè)備一套要價超過1億美元──聽起來是個吊詭的議題。
高成本是EUV微影技術(shù)最被詬病的特性之一，但ASML表示，EUV──在達到125WPH的產(chǎn)量目標時──與采用傳統(tǒng)浸潤式微影工具進行三重或四重圖形(patterning)的高昂成本相較，能帶來更高的經(jīng)濟優(yōu)勢。
Lercel表示：“如果你看采用多重浸潤式微影步驟的成本，加上搭配的制程步驟──包括清潔以及度量──我們相信EUV的每層光罩成本還是低于三重圖形浸潤式微影，而且絕對低于四重以上圖形的成本;”他并指出，EUV也能提供更快速周期時間(cycle times)、變異性更少以及晶圓片出現(xiàn)隨機缺陷機率更低等經(jīng)濟優(yōu)勢。
“我們相信EUV是在未來實現(xiàn)成本可負擔之微影制程微縮、非常具成本效益的技術(shù);”Lercel表示：“我們已經(jīng)在EUV系統(tǒng)性能方面有大幅進展，能滿足業(yè)界期待。特別是有鑒于其成像表現(xiàn)如預(yù)期、疊對性能至少能與浸潤式技術(shù)媲美，以及其生產(chǎn)量已經(jīng)能超過每小時100片晶圓;這些讓我們達成了目前已經(jīng)能陸續(xù)將支援大量生產(chǎn)的設(shè)備送交客戶。”