ASML接獲設備大單 EUV微影商用進展邁大步

微影設備製造商ASML近期宣布，接獲美國一家主要客戶十五部EUV機台訂單，並將於今年底開始陸續出貨;同時間，日本光阻材料大廠JSR也與IMEC合資成立新公司，致力生產EUV微影所需的光阻劑，為EUV微影技術的商用發展揭櫫新的里程碑。

極紫外光微影(EUV Lithography)技術發展大有斬獲。

半導體設備供應商艾司摩爾(ASML)日前公開宣布，該公司與美國一家主要客戶已簽屬協議書，將提供至少十五台的最新一代EUV微影系統機台，以支援不斷增加的製程開發活動和未來世代製程的試量產。

雙方交易的詳細財務資訊並未公開，但據悉，該客戶打算在未來製程技術節點的多個製造步驟中，使用EUV微影設備。

首批的兩部EUV微影系統機台--NXE:3350B(圖1)，可望於2015年底前出貨。

圖1 ASML已接獲美國一家重要客戶的十五台EUV微影設備訂單。

ASML總裁暨執行長Peter Wennink表示，EUV技術目前正逐漸進入量產階段。

上述的EUV合作承諾，將為長期以來的EUV發展計畫，以及EUV生態系統的完備，提供強大支援，大幅擴展EUV計畫展望，並提高技術發展信心，可望開啟半導體產業新一輪創新。

EUV微技術是一種新的光學圖案化(Patterning)技術，能簡化最先進晶片製程的生產周期(Cycle Time)並提高生產良率，有助於半導體產業在未來10年，藉由在單一晶片中放進更多電晶體(Transistor)來延續摩爾定律(Moore's Law)，並進一步降低每功能單位成本(Cost-Per-Function)和提升能源效率。

微影技術系用於將電路成像在晶片上;而光線的波長是決定微影解析度的主要關鍵因素。

有別於目前用於先進晶片量產的193奈米(nm)浸潤式微影系統，EUV微影技術採用13.5奈米較短的光波長，能呈現出更小的特徵，且不需要多重曝光，能協助半導體元件製造商簡化製程，以單一步驟完成晶片關鍵層(Critical Layer)曝光。

合資開發光阻劑 JSR/IMEC健全EUV生態

除ASML接獲設備大單外，日本光阻材料製造大廠JSR株式會社與比利時微電子研究中心(IMEC)日前也共同簽署合作意向書(Letter of Intent, LOI)，將攜手成立合資公司，研發生產下一代EUV微影的光阻(Photoresist)解決方案，以迎合下世代製程技術需求，可望為半導體產業實現EUV微影材料製造和品質控制，並健全EUV微影生態系統。

IMEC總裁暨執行長Luc Van den hove表示，長期以來，JSR一直是IMEC的重要策略夥伴，此次合作讓雙方關係更為緊密，並可建一個中立且開放的創新研發平台，使EUV相關供應商在製程步驟和模組發展的早期階段更深入的參與。

此外，藉由JSR生產設備和IMEC技術平台間更為緊密的合作，也可讓雙方的合作夥伴能在下一代微影技術中採用最好的材料。

JSR總裁Nobu Koshiba指出，EUV微影是實現半導體摩爾定律的必備技術，因此該公司不斷投注心力在該領域的研發，以滿足產業需求;不只已成功研發化學放大(Amplified)光阻劑，全新設計的化學材料也具備極高的敏感度(Sensitivity)和良好的生產力。

除此之外，JSR也將技術擴展至周邊材料，例如多層材料。

Koshiba進一步談到，半導體產業正迫切需要材料供應商準備好製造的基礎設施，以及無缺陷(Defect-Free)微影技術方案的品質控制能力，同時還必須提高光阻劑的性能，以與EUV曝光設備相匹配。

EUV微影技術被視為是將摩爾定律延長至單位數(Single Digit)奈米(nm)技術節點的主要驅動力。

IMEC和JSR合作，可讓雙方在開發光阻解決方案時發揮各自優勢，JSR將提供合資公司其製造技術，透過安裝製造和分析設備，為其在比利時的全資子公司--JSR Micro設備升級;IMEC則將為合資公司提供材料品質控制的技術和服務。

除JSR光阻劑製造外，該合資公司也將採取機密性保護方式，提供其他材料供應商付費生產的製造能力。

從上述發展可知，相較於先前一年不到五部機台的出貨情形，ASML此次接獲十五部EUV微影設備訂單可謂一大進展，對EUV生態系統的相關廠商而言，無疑打了一劑強心針。

儘管如此，EUV微影機台離大量商用階段尚有一段距離，半導體製造商仍舊高度仰賴現有193奈米浸潤式微影方案，因此相關設備供應商也持續投入技術研發，期能讓193奈米微影設備繼續沿用至更先進位程節點。

193nm微影技術 擴展至10奈米以下應用

應用材料(Applied Materials)日前即推出Centura Tetra Z光罩蝕刻系統(圖2)，希望以新一代微影術光罩蝕刻技術，讓多重曝光尺寸縮小至10奈米(nm)以下。

新機台系將應用材料的Tetra平台功能進行強化，以提供所需的線寬(CD)參數「埃(Angstrom)」等級光罩精密度，滿足未來邏輯與記憶體元件嚴苛的圖案製程規格。

圖2 應用材料新一代光罩蝕刻系統，將有助193奈米微影技術延展至10米以下製程節點。

應用材料光罩蝕刻產品處總經理Rao Yalamanchili表示，使用193奈米波長來製作10奈米或7奈米的圖案，需要各種最佳化技術，包括浸潤與多重曝光，皆高度仰賴光罩的運用。

該公司的Tetra Z系統擁有先進的光罩蝕刻技術，運用精密材料工程及電漿反應動力學的精進科技，能擴充193奈米微影術的應用。

Yalamanchili進一步指出，蝕刻技術是製造光罩的關鍵，Tetra Z系統能為新一代光學光罩的蝕刻提供所需的精確度，製作先進節點設計的圖案。

應用材料針對進階的鉻、矽化鉬(MoSI)、硬質光阻層和石英(熔矽石)蝕刻應用，開發了Tetra Z工具，以製造先進的二元式與相位移光罩(Phase-shift Mask)。

該系統在技術上的創新，能讓浸潤式微影技術延伸應用於四重曝光與先進的解析度強化技術。

據了解，Tetra Z系統能針對所有特徵尺寸進行均勻線性精密蝕刻，並達到近乎零缺陷的圖案密度，可確保圖形轉移保真度。

另外，優異的CD效能結合高蝕刻選擇比，使Tetra Z系統得以運用更薄的光阻，在重要的裝置層上製作更小的光罩CD圖案;而可控制的CD偏差功能，則擴展了系統彈性，滿足客戶的特定需求。

另外，應用材料獨有石英蝕刻深度控制技術，可確保精密的相位角度，也能讓客戶使用交替式光圈相位移光罩與無鉻相位微影術，推動積體電路的尺寸縮放製程。

種種關鍵技術進展，來自於各種系統改良，包括反應室設計、電漿穩定性、離子與自由基控制、流量與壓力控制，以及即時製程監控。

除推出新一代微影術光罩蝕刻機台外，應用材料隨後也發布可優化硬式光罩銅導線製作的新型物理氣相沉積(PVD)系統--Endura Cirrus HTX，其可與Tetra Z系統相互輝映，同樣也有助克服進入10奈米以下技術節點後所面臨的微影、圖案化和金屬化(Metallization)製程挑戰。

卡位10奈米製程商機 應材新PVD系統亮相

由於晶片尺寸不斷縮小，業界需要更先進的硬式光罩技術，方能保證密集且微型導線結構的完整性，因應此趨勢，應用材料推出新型PVD系統--Endura Cirrus HTX，其采先進的突破性技術，能應用於10奈米及以下的銅導線曝光圖案製作，並適用於先進晶片製造商多代生產線。

此一全新技術成功微縮半導體首選硬式光罩材料氮化鈦(TiN)和金屬硬式光罩的尺寸，從而滿足先進微晶片銅導線曝光圖案製作的需求。

應用材料副總裁暨金屬沉積產品部總經理Sundar Ramamurthy表示，金屬硬式光罩膜層的精密工程設計，是克服先進導線架構圖案製作挑戰的關鍵。

數十年來，應用材料不斷針對氮化鈦膜特性的工程設計，在Cirrus HTX氮化鈦產品中採用最先進的物理氣相沉積技術。

另外，Cirrus HTX系統結合應用材料獨家的超高頻(VHF)架構技術，讓客戶在針對氮化鈦硬式光罩層，能靈活調整從壓縮到拉伸的應力。

事實上，今日的先進微晶片技術能將20公里長的銅線裝入100平方毫米的狹小空間內，將其堆疊(Stacked)成十層，在層與層之間有多達一百億個導孔或垂直導線。

而金屬硬式光罩層的功用，是保持這些軟性超低電介質(ULK)中的銅導線和導孔的圖形完整性，不過，在尺寸縮小的情況下，傳統氮化鈦硬式光罩層的壓縮應力會導致ULK膜層中的狹窄線路圖樣變形或倒塌，因此，採用可調式Cirrus HTX氮化鈦硬式光罩出色的應力調整功能，結合高蝕刻選擇性，提供理想的臨界尺寸(CD)線寬控制與導孔堆疊對位效能，進而提升良率。

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