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ASML最新一代EUV設備2025年量產

2020-09-17

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來源：內容綜合自technews等媒體

當前半導體製程微縮到10納米節點以下，包括開始採用的7納米製程，以及未來5納米、3納米甚至2納米製程，EUV極紫外光光刻技術已成為不可或缺的設備。

藉由EUV設備導入，不僅加快生產效率、提升良率，還能降低成本，使不僅晶圓代工業者積極導入，連DRAM記憶體的生產廠商也考慮引進。

為了因應製程微縮的市場需求，全球主要生產EUV設備的廠商艾司摩爾（ASML）正積極開發下一代EUV設備，就是High-NA（高數值孔徑）EUV 產品，預計幾年內就能正式量產。

根據南韓媒體《ETNews》報導，High-NA的EUV設備與目前EUV設備的最大不同點，在於使用EUV 曝光時，透過提升透鏡解析度，使解析度（resolution）和微影疊對（overlay）能力比現行EUV系統提升70%，達到業界對幾何式晶片微縮（geometric chip scaling）的要求。

ASML利用德國蔡司半導體業務部門的技術提升透鏡解析度，就為了此目的，ASML 2016年正式收購德國蔡司半導體業務部門24.9%股權。

針對下一代High-NA的EUV 產品，ASML之前也已從3個主要客戶取得4 台訂單，並售出8台High-NA EUV產品的優先購買權。

這些訂單中，晶圓代工龍頭台積電也是其中之一。

2018年時，台積電就宣布增加3億美元資本支出，為下一代EUV設備的預付款，也就是已預購新一代High-NA的EUV設備。

針對新一代High-NA EUV設備，ASML預計2025年正式量產。

新型號3400C將亮相

在去年年底，ASML的副總裁Anthony Yen表示，他們已經開始研發下一代光刻機3400C。

他表示，在他們公司看來，一旦現有的系統到達了極限，他們有必要去繼續推動新一代產品的發展，進而推動晶片的微縮。

據介紹，較之他們的客戶三星、Intel和台積電都正在使用的3400系列，ASML 5000將會有更多的創新。

Yen在本周於舊金山舉行的IEEE國際電子設備會議上告訴工程師，其中最引人注目的是機器數值孔徑（numerical aperture）從現在的0.33增加到0.55 。

數值孔徑是無量綱（dimensionless quantity）的數量，與光的聚焦程度有關。

數值孔徑越大意味著解析度越高。

改變EUV機器中的數值孔徑將需要更大，更完美拋光的成像鏡組。

EUV光是通過使用來自高功率二氧化碳雷射器的雙脈衝瞄準微小錫滴而產生的。

第一個脈衝將錫滴重新塑造成模糊的薄餅形狀，這樣第二個脈衝就會更加強大並且跟隨它僅僅3微秒，它可以將錫爆炸成等離子體，並以13.5納米的光照射。

然後將光聚集，聚焦並從圖案化的掩模上彈開，使得圖案將投射到矽晶圓上。

通過提升功率，ASML已經將每小時可以處理的晶圓數量提升了。

功率越大意味著晶圓可以更快地曝光。

在195瓦特的時候，他們每小時可以處理125片晶圓; 功率在2018年年初達到246 W之後，這個數字則來到了140片晶圓。

該公司全年都在對客戶機器進行改造，以期達到更高的標準。

下一代機器將需要更多的EUV瓦數。

在實驗室中，ASML已破解410 W，但尚未達到晶片生產所需的，足夠好的占空比（duty cycle）。

更強大的雷射器將有所幫助，但這可能會增加錫液滴的速度。

在今天的機器中，錫滴每秒被射出50,000次，但Yen表明，新產品的液滴發生器的運行速度或將達到80,000赫茲。

與此同時，該公司正在改進其3400系列的功能。

新版本3400C將於2019年下半年發布，效率提升到每小時處理超過170片晶圓。

但在EUV發展過程中，最大的一個痛點就在於極其昂貴的MASK，這些MASK可以「保持」鑄造在矽片上的圖案。

這種被稱為薄膜的覆蓋物，用於保護掩模免受雜散粒子的影響，吸收太多光線。

ASML表示，現有的薄膜可以傳輸83％的光。

這就將產能吞吐量降低到每小時116個晶圓。

Yen說，他們的目標是將傳輸率提高到90％。

ASML也正在努力保持機器內部比現在更清潔，這樣客戶可以隨意使用沒有薄膜的MASK。

*免責聲明：本文由作者原創。

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