EUV光刻機將如何發展？

AI、5G應用推動芯片微縮化,要實現5nm、3nm等先進制程,意味著需要更新穎的技術支援以進行加工制造,半導體設備商遂陸續推出新一代方案。 AI、5G應用推動晶片微縮化,要實現5nm、3nm等先進制程,意味著需要更新穎的技術支援以進行加工制造,為此,艾司摩爾(ASML)持續強化極紫外光(EUV)微影系統效能。

總監Boudewijn Sluijk表示,VR/AR、自動駕駛、5G、大數據及AI等,持續推動半導體產業發展,為滿足各式應用、資料傳輸,以及演算法需求,芯片效能不斷提高的同時,還須降低成本,而極紫外光(EUV)在先進制程中便扮演關鍵的角色。

Sluijk進一步指出,過往采用ArFi LE4 Patterning或是ArFi SAQP進行曝光的話,要實現7nm、5nm,須經過許多步驟。 例如用ArFi LE4 Patterning需要4個光罩、4次曝光,用ArFi SAQP需要6個光罩、9次曝光,而EUV只需一個光罩、1次曝光。 相較之下,采用EUV技術不但可有效簡化制程,加快產品設計時程,也因為曝光次數明顯減少,因而可有效降低成本,滿足晶片設計高效能、低成本的需求,因此,市場對于EUV的需求有增無減。

據悉,ASML的EUV系統現在可用于7nm生產,滿足客戶對可用性、產量和大量生產的需求。 到了2019第2季季末,目前半導體領域已經有51個EUV系統(包含NXE: 33xx、NXE: 3400B),而該公司在2019年的銷售目標為30臺EUV,目前已出貨11臺,而在第2季再度接獲10臺EUV極紫外光系統的訂單,顯示市場對于EUV設備的需求相當強勁。 因此,ASML的出貨計畫將著重于2019年下半年和第4季,而2019年的整體營收目標維持不變。

然而,隨著晶圓產能不斷增加,ASML也持續推出生產力更高的EUV設備。 Sluijk透露,目前EUV系統在晶圓廠客戶端每天生產的晶圓數量超過1,000片,為此,ASML持續強化EUV微影系統「NXE:3400C」的量產效能,不僅在ASML廠內展示每小時曝光超過170片晶圓的實力,在客戶端實際生產記憶體芯片的制造條件下,也成功達到每天曝光超過2,000片晶圓的成果,甚至達到2,200片的紀錄。 另外,ASML也計畫在2020上半年推出生產力更高的設備,將NXE: 3400C的生產率提升至> 185 wph。

同時,除了提升設備生產量之外,因應未來先進節點,ASML也計劃推出全新EUV設備,名稱為EXE,不僅擁有新穎的光學設計和明顯更快的平臺,且數值孔徑更高,為0.55( High-NA),進一步將EUV平臺延伸至3nm節點以下,擴展EUV在未來先進節點中的價值。

Sluijk說明,此一產品將使幾何式晶片微縮(Geometric Chip Scaling)大幅躍進,其所提供的分辨率和微影疊對(Overlay)能力比現有的NXE:3400高上70%。 EXE平臺旨在實現多種未來節點,首先從3奈米開始,接著是密度相近的記憶體節點。 另外,EXE平臺有著新穎的光學設計,并具備更高的生產力和更高的對比度,以及更高的生產量,每個小時> 185 wph,且Reticle stage比NXE:3400快上4倍; Wafer stage比NXE:3400快上2倍。

Sluijk指出,該公司的EUV平臺擴展了客戶的邏輯芯片和DRAM的產品路線圖,透過提供更好的分辨率、更先進的性能,以及逐年降低的成本,EUV產品將會在未來十年到達一個經濟實惠的規模。