EUV將在7納米節點發威？

　　核心提示：荷蘭半導體設備大廠 ASML 現在勉為其難地承認了其客戶私底下悄悄流傳了好一陣子的情況：大多數半導體廠商仍將采用傳統浸潤式微影技術來生產10奈米制程晶片，而非延遲許久的超紫外光微影(EUV)技術;不過這恐怕將使得10奈米節點因為無法壓低每電晶體成本，而成為不受歡迎的制程。

　　荷蘭半導體設備大廠 ASML 現在勉為其難地承認了其客戶私底下悄悄流傳了好一陣子的情況：大多數半導體廠商仍將采用傳統浸潤式微影技術來生產10奈米制程晶片，而非延遲許久的超紫外光微影(EUV)技術;不過這恐怕將使得10奈米節點因為無法壓低每電晶體成本，而成為不受歡迎的制程。

　　ASML總裁暨技術長Martin Van den Brink在接受EETimes美國版編輯訪問時表示，若傳統繼續采用浸潤式微影， 10奈米節點以下的許多關鍵電路層將會需要三重甚至四重曝光：“因為無法充分降低成本，10奈米制程節點將會陷入成為沒人喜歡的窘境;但其成本應該還是下降至足以讓它繼續前進的一天。”而他堅持，針對10奈米之后的 7奈米節點，晶片制造商會需要采用EUV技術才能以具成本效益的方式生產晶片，若繼續采用浸潤式微影，有些電路層可能會需要用到13道曝光程序。

　　不久前，ASML的大客戶英特爾(Intel)院士Mark Bohr才表示已經找到不需要采用EUV來生產7奈米晶片的方法;他透露：“我現在全力投入7奈米節點技術研發，我很想用EUV，但我不能拿自己的職業生涯或是英特爾的未來下賭注…而我認為7奈米節點不需要EUV是可行的。”

　　而對此Van den Brink指出，英特爾的7奈米節點實際上就是產業界所認為的10奈米節點，該公司在制程技術命名上總是比其他業者往前跳一個世代，但基本上與競爭同業所采用的微影解析度是相同的，因為他們用的是同樣的微影設備。他強調，隨著基礎半導體制程技術日益復雜，廠商對制程技術的命名方式也變得越來越不容易看透： “這在今天來說都是市場行銷策略的一部分，太難以理解。”

　　EUV技術進展腳步緩慢

　　當2016年多數晶片業者開始在10奈米制程節點評估采用EUV系統，光罩業者也需要支援EUV;不過Van den Brink表示，晶圓廠雖會在10奈米節點進行EUV測試，并不會著手進行量產，而是會等到7奈米制程節點，而相關工具的生命周期至少長達10年：“光罩的產量比晶圓片低得多，所以光罩業者在產業界主流技術變化時比較脆弱、態度也會更保守，因此EUV技術要向前進，鼓勵光罩業者們投入研發是很重要的。”

　　除了需要光罩業者支持，EUV還面臨許多挑戰，最大的一個就是可靠、高功率的光源，以支援該技術達到一日1,000片晶圓的產量;Van den Brink表示，目前ASML研發中的EUV系統采用77W光源。預計到今年底，該公司可達到80W光源，是該公司客戶目前采用之40W光源的兩倍;而 80W光源也會是該公司將在明年出貨之3350B系統的關鍵功能。

　　3350B的終極目標是達到每日1,000片晶圓產能──這是商用微影設備的基本性能──不過一開始出貨給客戶的系統每日產能可能實際上為800片晶圓;ASML計劃透過光學組件與軟體方面的多次升級，讓EUV能支援7奈米節點晶片日益精細化的電路制作需求。

　　而在9月初于臺北舉行的2014年度 SEMICON Taiwan 國際半導體展上，ASML亞太策略行銷總監鄭國偉則表示，該公司的EUV系統已經在幾個客戶端進行測試，確認可以滿足10奈米及7奈米制程中對 imaging (成像) 和overlay (制程影像疊對)的需求。在加強曝光機效能的同時，ASML也持續強化 EUV 的source power (光源功率) 和availability (可用性)，目前都有達到客戶期望的階段性目標。

　　而在生產力方面，ASML的目標是在2014年底達到每天曝光500片晶圓，而2016年底前達到每天曝光1,500片晶圓，才能符合客戶的量產需求;在最近幾項客戶端的測試中，已經證明其EUV系統在晶圓曝光的速度上，已經具備每天曝光600片晶圓的能力。

　　一臺支援7奈米制程節點的可量產EUV系統，要價達1~1.2億美元(9,000萬歐元)，是傳統浸潤式微影機臺的兩倍;不過Van den Brink表示，該公司的設備是采用模組化設計，擁有早期原型設備的客戶能獲得分階段的設備升級支援。鄭國偉則在SEMICON Taiwan 2014時指出，ASML第三代EUV機臺3300B已在全球出貨6臺，其中包括臺灣地區客戶，出貨時除了與貨運業者協商最大空運貨柜尺寸，還出動了11 架次的747等級貨機才把完整機臺全部運載完畢。3300B在今年底、明年初還將出貨5臺。

　　其他EUV技術挑戰

　　EUV 系統還需克服的技術挑戰是減少光罩缺陷(mask defects)，空白光罩上的缺陷需降低至0 (如上圖);Van den Brink表示：“只要在光罩上有一個缺陷粒子都是隱憂，所以我們已經開始著手研發光罩護膜(pellicles)。”浸潤式微影一直是仰賴保護層 (protective layer)，不過EUV專用的保護層還在研發階段;ASML已經證實，把85%穿透率的護膜裝在一半的EUV光罩上，不會對晶圓成像造成顯著影響(下圖)。

　　現在ASML正在測試覆蓋整個光罩的護膜，不過Van den Brink強調，該公司的目標是達到不采用護膜的零缺陷光罩;如果產業界需要保護層，應該是由光罩業者提供：“我們會持續開發護膜，也愿意將相關技術轉移給第三方供應商。”可惜到目前為止還沒有人表示興趣。此外Van den Brink也報告了針對EUV應用的化學放大光阻劑(chemically amplified resists)研發進展，表示該公司正在測試各種化學光阻劑，其中有一些會侵蝕EUV影像，但他樂觀認為將會有創新解決方案出現。