EUV光刻机的未来将如何发展？

AI、5G应用推动芯片微缩化,要实现5nm、3nm等先进制程,意味着需要更新颖的技术支援以进行加工制造,半导体设备商遂陆续推出新一代方案。 AI、5G应用推动晶片微缩化,要实现5nm、3nm等先进制程,意味着需要更新颖的技术支援以进行加工制造,为此,艾司摩尔(ASML)持续强化极紫外光(EUV)微影系统效能。

总监Boudewijn Sluijk表示,VR/AR、自动驾驶、5G、大数据及AI等,持续推动半导体产业发展,为满足各式应用、资料传输,以及演算法需求,芯片效能不断提高的同时,还须降低成本,而极紫外光(EUV)在先进制程中便扮演关键的角色。

Sluijk进一步指出,过往采用ArFi LE4 Patterning或是ArFi SAQP进行曝光的话,要实现7nm、5nm,须经过许多步骤。 例如用ArFi LE4 Patterning需要4个光罩、4次曝光,用ArFi SAQP需要6个光罩、9次曝光,而EUV只需一个光罩、1次曝光。 相较之下,采用EUV技术不但可有效简化制程,加快产品设计时程,也因为曝光次数明显减少,因而可有效降低成本,满足晶片设计高效能、低成本的需求,因此,市场对于EUV的需求有增无减。

据悉,ASML的EUV系统现在可用于7nm生产,满足客户对可用性、产量和大量生产的需求。 到了2019第2季季末,目前半导体领域已经有51个EUV系统(包含NXE: 33xx、NXE: 3400B),而该公司在2019年的销售目标为30台EUV,目前已出货11台,而在第2季再度接获10台EUV极紫外光系统的订单,显示市场对于EUV设备的需求相当强劲。 因此,ASML的出货计画将着重于2019年下半年和第4季,而2019年的整体营收目标维持不变。

然而,随着晶圆产能不断增加,ASML也持续推出生产力更高的EUV设备。 Sluijk透露,目前EUV系统在晶圆厂客户端每天生产的晶圆数量超过1,000片,为此,ASML持续强化EUV微影系统「NXE:3400C」的量产效能,不仅在ASML厂内展示每小时曝光超过170片晶圆的实力,在客户端实际生产记忆体芯片的制造条件下,也成功达到每天曝光超过2,000片晶圆的成果,甚至达到2,200片的纪录。 另外,ASML也计画在2020上半年推出生产力更高的设备,将NXE: 3400C的生产率提升至> 185 wph。

同时,除了提升设备生产量之外,因应未来先进节点,ASML也计划推出全新EUV设备,名称为EXE,不仅拥有新颖的光学设计和明显更快的平台,且数值孔径更高,为0.55( High-NA),进一步将EUV平台延伸至3nm节点以下,扩展EUV在未来先进节点中的价值。

Sluijk说明,此一产品将使几何式晶片微缩(Geometric Chip Scaling)大幅跃进,其所提供的分辨率和微影叠对(Overlay)能力比现有的NXE:3400高上70%。 EXE平台旨在实现多种未来节点,首先从3奈米开始,接着是密度相近的记忆体节点。 另外,EXE平台有着新颖的光学设计,并具备更高的生产力和更高的对比度,以及更高的生产量,每个小时> 185 wph,且Reticle stage比NXE:3400快上4倍; Wafer stage比NXE:3400快上2倍。

Sluijk指出,该公司的EUV平台扩展了客户的逻辑芯片和DRAM的产品路线图,透过提供更好的分辨率、更先进的性能,以及逐年降低的成本,EUV产品将会在未来十年到达一个经济实惠的规模。