根據一項最新公布的調查結果,芯片產(chǎn)業(yè)高層對于極紫外光(extreme ultraviolet lithography,EUV)微影以及多電子束光罩寫(xiě)入技術(shù)(multibeam mask writers)越來(lái)越樂(lè )觀(guān),認為在生產(chǎn)尖端半導體組件變得越來(lái)越復雜與昂貴的此時(shí),新一代系統將有助于推動(dòng)工藝演進(jìn)。電子設計模塊
上述調查是由產(chǎn)業(yè)組織eBeam Initiative在今年夏天執行,對象為75位半導體產(chǎn)業(yè)菁英;有75%的受訪(fǎng)者表示,他們預期EUV將會(huì )在2021年以前被量產(chǎn)工藝應用。也有1%的受訪(fǎng)者認為EUV不會(huì )問(wèn)世,但該數字已經(jīng)比2016年的6%低了許多;2014年進(jìn)行的調查更有35%受訪(fǎng)者不看好EUV技術(shù)。
產(chǎn)業(yè)界資深人士、eBeam Initiative發(fā)言人Aki Fujimura表示,他認為EUV毫無(wú)疑問(wèn)將會(huì )在接下來(lái)幾年開(kāi)始應用于7納米以下工藝。包括英特爾(Intel)、三星(Samsung)以及臺積電(TSMC)已經(jīng)對EUV技術(shù)開(kāi)發(fā)商ASML投資了數十億美元;ASML并為了EUV開(kāi)發(fā)收購了光源技術(shù)供貨商Cymer,以推動(dòng)目前復雜且昂貴的技術(shù)更向前邁進(jìn)。
Fujimura是一家利用GPU加速光罩缺陷修復的半導體設備業(yè)者D2S的執行長(cháng),他指出:“在過(guò)去幾年,7納米與5納米的問(wèn)題越來(lái)越糟糕,大家終于承認我們必須要讓EUV成真,否則整個(gè)產(chǎn)業(yè)都會(huì )遇到麻煩。”一項針對75位芯片產(chǎn)業(yè)具影響力高層的調查顯示,廠(chǎng)商對EUV技術(shù)實(shí)現量產(chǎn)的態(tài)度越來(lái)越樂(lè )觀(guān)(來(lái)源:eBeam Initiative)
轉變的過(guò)程不會(huì )太容易;芯片廠(chǎng)商們預期在7納米工藝節點(diǎn)仍將采用現有的浸潤式微影步進(jìn)機,之后在某些工藝步驟改用EUV,以降低對多重圖形的需求。Fujimura表示:“EUV是如此新穎的技術(shù),需要在機器設備以及生態(tài)系統的龐大投資才能支持,并非一蹴可幾;你必須一步步慢慢來(lái),而不是馬上就要求EUV做到最好。”
根據另一項針對前十大光罩制作廠(chǎng)商的調查顯示,過(guò)去12個(gè)月來(lái),光罩制造商已經(jīng)制作了1041個(gè)EUV光罩,該數字在上一個(gè)年度是382;此外EUV的光罩良率目前為64.3%,而同期間曝光的46萬(wàn)2792個(gè)光罩平均良率則為94.8%。對此Fujimura表示,如果把該數字看做新創(chuàng )公司的獲利率,可能有人會(huì )說(shuō)64.3%是令人驚艷的高水平。對EUV仍抱持懷疑態(tài)度的產(chǎn)業(yè)界人士已經(jīng)幾乎不存在(來(lái)源:eBeam Initiative)
芯片產(chǎn)業(yè)界高層們也對多電子束光罩寫(xiě)入技術(shù)前景樂(lè )觀(guān),預期該技術(shù)能在2019年底以前獲得量產(chǎn)工藝采用,只比2016年調查時(shí)所預測的晚一年;今年的調查也顯示,現有的可變形電子束(variable shaped beam,VSB)光罩寫(xiě)入技術(shù),會(huì )比預期使用更長(cháng)時(shí)間。
這種轉變是由于先進(jìn)工藝節點(diǎn)的光罩組成本急遽上升,然而調查也顯示,光罩業(yè)者指出光罩寫(xiě)入次數大致看來(lái)維持穩定。Fujimura表示,光罩寫(xiě)入次數在掌控中,部份是因為最新的VSB系統達到了1200 Amps/cm2的性能。
不過(guò)數據集以及缺陷增加,在先進(jìn)工藝節點(diǎn)會(huì )延長(cháng)光罩周轉時(shí)間(mask turnaround times);Fujimura指出:“每一個(gè)關(guān)鍵層的光罩成本逐漸上升,光罩的數量也變得非常高。”確實(shí),如受訪(fǎng)者所言,7~10納米節點(diǎn)的光罩層數平均為76,有一家廠(chǎng)商甚至表示達到112層;20納米平面工藝的平均光罩層數為50,而130納米節點(diǎn)平均光罩數則為25層。越精細先進(jìn)工藝節點(diǎn)所需光罩數越多(來(lái)源:eBeam Initiative)
“超過(guò)100層的光罩真是非?;闹?;”Fujimura表示:“我們會(huì )看到EUV量產(chǎn)之后將發(fā)生什么事;”EUV需要的光罩層數會(huì )低于浸潤式微影,但EUV光罩會(huì )更復雜,成本也更高昂。在此同時(shí),調查顯示7~10納米工藝的光罩周轉時(shí)間會(huì )延長(cháng)到12天,這有部份原因是數據準備(data preparation)所需時(shí)間平均達到約21小時(shí)。
此外當芯片工藝來(lái)到7納米,光罩工藝校準(mask process correction,MPC)現在已經(jīng)成為慣例需求;根據調查顯示,此步驟平均需要額外的21小時(shí):“MPC需求激增,添加這個(gè)額外步驟也會(huì )帶來(lái)額外的運作時(shí)間。”