根據(jù)一項最新公布的調(diào)查結(jié)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入技術(shù)(multibeam mask writers)越來越樂觀,認為在生產(chǎn)尖端半導(dǎo)體組件變得越來越復(fù)雜與昂貴的此時,新一代系統(tǒng)將有助于推動工藝演進。電子設(shè)計模塊
上述調(diào)查是由產(chǎn)業(yè)組織eBeam Initiative在今年夏天執(zhí)行,對象為75位半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)菁英;有75%的受訪者表示,他們預(yù)期EUV將會在2021年以前被量產(chǎn)工藝應(yīng)用。也有1%的受訪者認為EUV不會問世,但該數(shù)字已經(jīng)比2016年的6%低了許多;2014年進行的調(diào)查更有35%受訪者不看好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毫無疑問將會在接下來幾年開始應(yīng)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)開發(fā)商ASML投資了數(shù)十億美元;ASML并為了EUV開發(fā)收購了光源技術(shù)供貨商Cymer,以推動目前復(fù)雜且昂貴的技術(shù)更向前邁進。
Fujimura是一家利用GPU加速光罩缺陷修復(fù)的半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)者D2S的執(zhí)行長,他指出:“在過去幾年,7納米與5納米的問題越來越糟糕,大家終于承認我們必須要讓EUV成真,否則整個產(chǎn)業(yè)都會遇到麻煩。”一項針對75位芯片產(chǎn)業(yè)具影響力高層的調(diào)查顯示,廠商對EUV技術(shù)實現(xiàn)量產(chǎn)的態(tài)度越來越樂觀(來源:eBeam Initiative)
轉(zhuǎn)變的過程不會太容易;芯片廠商們預(yù)期在7納米工藝節(jié)點仍將采用現(xiàn)有的浸潤式微影步進機,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(shè)備以及生態(tài)系統(tǒng)的龐大投資才能支持,并非一蹴可幾;你必須一步步慢慢來,而不是馬上就要求EUV做到最好。”
根據(jù)另一項針對前十大光罩制作廠商的調(diào)查顯示,過去12個月來,光罩制造商已經(jīng)制作了1041個EUV光罩,該數(shù)字在上一個年度是382;此外EUV的光罩良率目前為64.3%,而同期間曝光的46萬2792個光罩平均良率則為94.8%。對此Fujimura表示,如果把該數(shù)字看做新創(chuàng)公司的獲利率,可能有人會說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(來源:eBeam Initiative)
芯片產(chǎn)業(yè)界高層們也對多電子束光罩寫入技術(shù)前景樂觀,預(yù)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(diào)查時所預(yù)測的晚一年;今年的調(diào)查也顯示,現(xiàn)有的可變形電子束(variable shaped beam,VSB)光罩寫入技術(shù),會比預(yù)期使用更長時間。
這種轉(zhuǎn)變是由于先進工藝節(jié)點的光罩組成本急遽上升,然而調(diào)查也顯示,光罩業(yè)者指出光罩寫入次數(shù)大致看來維持穩(wěn)定。Fujimura表示,光罩寫入次數(shù)在掌控中,部份是因為最新的VSB系統(tǒng)達到了1200 Amps/cm2的性能。
不過數(shù)據(jù)集以及缺陷增加,在先進工藝節(jié)點會延長光罩周轉(zhuǎn)時間(mask turnaround times);Fujimura指出:“每一個關(guān)鍵層的光罩成本逐漸上升,光罩的數(shù)量也變得非常高。”確實,如受訪者所言,7~10納米節(jié)點的光罩層數(shù)平均為76,有一家廠商甚至表示達到112層;20納米平面工藝的平均光罩層數(shù)為50,而130納米節(jié)點平均光罩數(shù)則為25層。越精細先進工藝節(jié)點所需光罩數(shù)越多(來源:eBeam Initiative)
“超過100層的光罩真是非?;闹?;”Fujimura表示:“我們會看到EUV量產(chǎn)之后將發(fā)生什么事;”EUV需要的光罩層數(shù)會低于浸潤式微影,但EUV光罩會更復(fù)雜,成本也更高昂。在此同時,調(diào)查顯示7~10納米工藝的光罩周轉(zhuǎn)時間會延長到12天,這有部份原因是數(shù)據(jù)準備(data preparation)所需時間平均達到約21小時。
此外當芯片工藝來到7納米,光罩工藝校準(mask process correction,MPC)現(xiàn)在已經(jīng)成為慣例需求;根據(jù)調(diào)查顯示,此步驟平均需要額外的21小時:“MPC需求激增,添加這個額外步驟也會帶來額外的運作時間。”