ASML接獲設(shè)備大單　EUV微影商用進(jìn)展邁大步

　　微影設(shè)備制造商ASML近期宣布，接獲美國一家主要客戶十五部EUV機(jī)臺訂單，并將于今年底開始陸續(xù)出貨;同時(shí)間，日本光阻材料大廠JSR也與IMEC合資成立新公司，致力生產(chǎn)EUV微影所需的光阻劑，為EUV微影技術(shù)的商用發(fā)展揭橥新的里程碑。

　　極紫外光微影(EUV Lithography)技術(shù)發(fā)展大有斬獲。半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)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(xié)議書，將提供至少十五臺的最新一代EUV微影系統(tǒng)機(jī)臺，以支援不斷增加的制程開發(fā)活動和未來世代制程的試量產(chǎn)。

　　雙方交易的詳細(xì)財(cái)務(wù)資訊并未公開，但據(jù)悉，該客戶打算在未來制程技術(shù)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)制造步驟中，使用EUV微影設(shè)備。首批的兩部EUV微影系統(tǒng)機(jī)臺--NXE:3350B(圖1)，可望于2015年底前出貨。

　　圖1 ASML已接獲美國一家重要客戶的十五臺EUV微影設(shè)備訂單。

　　ASML總裁暨執(zhí)行長Peter Wennink表示，EUV技術(shù)目前正逐漸進(jìn)入量產(chǎn)階段。上述的EUV合作承諾，將為長期以來的EUV發(fā)展計(jì)畫，以及EUV生態(tài)系統(tǒng)的完備，提供強(qiáng)大支援，大幅擴(kuò)展EUV計(jì)畫展望，并提高技術(shù)發(fā)展信心，可望開啟半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新一輪創(chuàng)新。

　　EUV微技術(shù)是一種新的光學(xué)圖案化(Patterning)技術(shù)，能簡化最先進(jìn)晶片制程的生產(chǎn)周期(Cycle Time)并提高生產(chǎn)良率，有助于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在未來10年，藉由在單一晶片中放進(jìn)更多電晶體(Transistor)來延續(xù)摩爾定律(Moore's Law)，并進(jìn)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(shù)系用于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(guān)鍵因素。有別于目前用于先進(jìn)晶片量產(chǎn)的193奈米(nm)浸潤式微影系統(tǒng)，EUV微影技術(shù)采用13.5奈米較短的光波長，能呈現(xiàn)出更小的特征，且不需要多重曝光，能協(xié)助半導(dǎo)體元件制造商簡化制程，以單一步驟完成晶片關(guān)鍵層(Critical Layer)曝光。

　　合資開發(fā)光阻劑　JSR/IMEC健全EUV生態(tài)

　　除ASML接獲設(shè)備大單外，日本光阻材料制造大廠JSR株式會社與比利時(shí)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(fā)生產(chǎn)下一代EUV微影的光阻(Photoresist)解決方案，以迎合下世代制程技術(shù)需求，可望為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)EUV微影材料制造和品質(zhì)控制，并健全EUV微影生態(tài)系統(tǒng)。

　　IMEC總裁暨執(zhí)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(guān)系更為緊密，并可建一個(gè)中立且開放的創(chuàng)新研發(fā)平臺，使EUV相關(guān)供應(yīng)商在制程步驟和模組發(fā)展的早期階段更深入的參與。此外，藉由JSR生產(chǎn)設(shè)備和IMEC技術(shù)平臺間更為緊密的合作，也可讓雙方的合作夥伴能在下一代微影技術(shù)中采用最好的材料。

　　JSR總裁Nobu Koshiba指出，EUV微影是實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體摩爾定律的必備技術(shù)，因此該公司不斷投注心力在該領(lǐng)域的研發(fā)，以滿足產(chǎn)業(yè)需求;不只已成功研發(fā)化學(xué)放大(Amplified)光阻劑，全新設(shè)計(jì)的化學(xué)材料也具備極高的敏感度(Sensitivity)和良好的生產(chǎn)力。除此之外，JSR也將技術(shù)擴(kuò)展至周邊材料，例如多層材料。

　　Koshiba進(jìn)一步談到，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正迫切需要材料供應(yīng)商準(zhǔn)備好制造的基礎(chǔ)設(shè)施，以及無缺陷(Defect-Free)微影技術(shù)方案的品質(zhì)控制能力，同時(shí)還必須提高光阻劑的性能，以與EUV曝光設(shè)備相匹配。

　　EUV微影技術(shù)被視為是將摩爾定律延長至單位數(shù)(Single Digit)奈米(nm)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的主要驅(qū)動力。IMEC和JSR合作，可讓雙方在開發(fā)光阻解決方案時(shí)發(fā)揮各自優(yōu)勢，JSR將提供合資公司其制造技術(shù)，透過安裝制造和分析設(shè)備，為其在比利時(shí)的全資子公司--JSR Micro設(shè)備升級;IMEC則將為合資公司提供材料品質(zhì)控制的技術(shù)和服務(wù)。除JSR光阻劑制造外，該合資公司也將采取機(jī)密性保護(hù)方式，提供其他材料供應(yīng)商付費(fèi)生產(chǎn)的制造能力。

　　從上述發(fā)展可知，相較于先前一年不到五部機(jī)臺的出貨情形，ASML此次接獲十五部EUV微影設(shè)備訂單可謂一大進(jìn)展，對EUV生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)廠商而言，無疑打了一劑強(qiáng)心針。

　　盡管如此，EUV微影機(jī)臺離大量商用階段尚有一段距離，半導(dǎo)體制造商仍舊高度仰賴現(xiàn)有193奈米浸潤式微影方案，因此相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商也持續(xù)投入技術(shù)研發(fā)，期能讓193奈米微影設(shè)備繼續(xù)沿用至更先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)。

　　193nm微影技術(shù)　擴(kuò)展至10奈米以下應(yīng)用

　　應(yīng)用材料(Applied Materials)日前即推出Centura Tetra Z光罩蝕刻系統(tǒng)(圖2)，希望以新一代微影術(shù)光罩蝕刻技術(shù)，讓多重曝光尺寸縮小至10奈米(nm)以下。新機(jī)臺系將應(yīng)用材料的Tetra平臺功能進(jìn)行強(qiáng)化，以提供所需的線寬(CD)參數(shù)“埃(Angstrom)”等級光罩精密度，滿足未來邏輯與記憶體元件嚴(yán)苛的圖案制程規(guī)格。

　　圖2 應(yīng)用材料新一代光罩蝕刻系統(tǒng)，將有助193奈米微影技術(shù)延展至10米以下制程節(jié)點(diǎn)。

　　應(yīng)用材料光罩蝕刻產(chǎn)品處總經(jīng)理Rao Yalamanchili表示，使用193奈米波長來制作10奈米或7奈米的圖案，需要各種最佳化技術(shù)，包括浸潤與多重曝光，皆高度仰賴光罩的運(yùn)用。該公司的Tetra Z系統(tǒng)擁有先進(jìn)的光罩蝕刻技術(shù)，運(yùn)用精密材料工程及電漿反應(yīng)動力學(xué)的精進(jìn)科技，能擴(kuò)充193奈米微影術(shù)的應(yīng)用。

　　Yalamanchili進(jìn)一步指出，蝕刻技術(shù)是制造光罩的關(guān)鍵，Tetra Z系統(tǒng)能為新一代光學(xué)光罩的蝕刻提供所需的精確度，制作先進(jìn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的圖案。

　　應(yīng)用材料針對進(jìn)階的鉻、矽化鉬(MoSI)、硬質(zhì)光阻層和石英(熔矽石)蝕刻應(yīng)用，開發(fā)了Tetra Z工具，以制造先進(jìn)的二元式與相位移光罩(Phase-shift Mask)。該系統(tǒng)在技術(shù)上的創(chuàng)新，能讓浸潤式微影技術(shù)延伸應(yīng)用于四重曝光與先進(jìn)的解析度強(qiáng)化技術(shù)。

　　據(jù)了解，Tetra Z系統(tǒng)能針對所有特征尺寸進(jìn)行均勻線性精密蝕刻，并達(dá)到近乎零缺陷的圖案密度，可確保圖形轉(zhuǎn)移保真度。另外，優(yōu)異的CD效能結(jié)合高蝕刻選擇比，使Tetra Z系統(tǒng)得以運(yùn)用更薄的光阻，在重要的裝置層上制作更小的光罩CD圖案;而可控制的CD偏差功能，則擴(kuò)展了系統(tǒng)彈性，滿足客戶的特定需求。

　　另外，應(yīng)用材料獨(dú)有石英蝕刻深度控制技術(shù)，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(shù)，推動積體電路的尺寸縮放制程。種種關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展，來自于各種系統(tǒng)改良，包括反應(yīng)室設(shè)計(jì)、電漿穩(wěn)定性、離子與自由基控制、流量與壓力控制，以及即時(shí)制程監(jiān)控。

　　除推出新一代微影術(shù)光罩蝕刻機(jī)臺外，應(yīng)用材料隨后也發(fā)布可優(yōu)化硬式光罩銅導(dǎo)線制作的新型物理氣相沉積(PVD)系統(tǒng)--Endura Cirrus HTX，其可與Tetra Z系統(tǒng)相互輝映，同樣也有助克服進(jìn)入10奈米以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)后所面臨的微影、圖案化和金屬化(Metallization)制程挑戰(zhàn)。

　　卡位10奈米制程商機(jī)　應(yīng)材新PVD系統(tǒng)亮相

　　由于晶片尺寸不斷縮小，業(yè)界需要更先進(jìn)的硬式光罩技術(shù)，方能保證密集且微型導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的完整性，因應(yīng)此趨勢，應(yīng)用材料推出新型PVD系統(tǒng)--Endura Cirrus HTX，其采先進(jìn)的突破性技術(shù)，能應(yīng)用于10奈米及以下的銅導(dǎo)線曝光圖案制作，并適用于先進(jìn)晶片制造商多代生產(chǎn)線。此一全新技術(shù)成功微縮半導(dǎo)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(jìn)微晶片銅導(dǎo)線曝光圖案制作的需求。

　　應(yīng)用材料副總裁暨金屬沉積產(chǎn)品部總經(jīng)理Sundar Ramamurthy表示，金屬硬式光罩膜層的精密工程設(shè)計(jì)，是克服先進(jìn)導(dǎo)線架構(gòu)圖案制作挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。數(shù)十年來，應(yīng)用材料不斷針對氮化鈦膜特性的工程設(shè)計(jì)，在Cirrus HTX氮化鈦產(chǎn)品中采用最先進(jìn)的物理氣相沉積技術(shù)。另外，Cirrus HTX系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用材料獨(dú)家的超高頻(VHF)架構(gòu)技術(shù)，讓客戶在針對氮化鈦硬式光罩層，能靈活調(diào)整從壓縮到拉伸的應(yīng)力。

　　事實(shí)上，今日的先進(jìn)微晶片技術(shù)能將20公里長的銅線裝入100平方毫米的狹小空間內(nèi)，將其堆疊(Stacked)成十層，在層與層之間有多達(dá)一百億個(gè)導(dǎo)孔或垂直導(dǎo)線。而金屬硬式光罩層的功用，是保持這些軟性超低電介質(zhì)(ULK)中的銅導(dǎo)線和導(dǎo)孔的圖形完整性，不過，在尺寸縮小的情況下，傳統(tǒng)氮化鈦硬式光罩層的壓縮應(yīng)力會導(dǎo)致ULK膜層中的狹窄線路圖樣變形或倒塌，因此，采用可調(diào)式Cirrus HTX氮化鈦硬式光罩出色的應(yīng)力調(diào)整功能，結(jié)合高蝕刻選擇性，提供理想的臨界尺寸(CD)線寬控制與導(dǎo)孔堆疊對位效能，進(jìn)而提升良率。