根據一項最新公佈的調查結果,晶片產業高層對於極紫外光(extreme ultraviolet lithography,EUV)微影以及多電子束光罩寫入技術(multibeam mask writers)越來越樂觀,認為在生產尖端半導體元件變得越來越複雜與昂貴的此時,新一代系統將有助於推動製程演進。

上述調查是由產業組織eBeam Initiative在今年夏天執行,對象為75位半導體產業菁英;有75%的受訪者表示,他們預期EUV將會在2021年以前被量產製程應用。也有1%的受訪者認為EUV不會問世,但該數字已經比2016年的6%低了許多;2014年進行的調查更有35%受訪者不看好EUV技術。

產業界資深人士、eBeam Initiative發言人Aki Fujimura表示,他認為EUV毫無疑問將會在接下來幾年開始應用於7奈米以下製程。包括英特爾(Intel)、三星(Samsung)以及台積電(TSMC)已經對EUV技術開發商ASML投資了數十億美元;ASML並為了EUV開發收購了光源技術供應商Cymer,以推動目前複雜且昂貴的技術更向前邁進。

Fujimura是一家利用GPU加速光罩缺陷修復的半導體設備業者D2S的執行長,他指出:「在過去幾年,7奈米與5奈米的問題越來越糟糕,大家終於承認我們必須要讓EUV成真,否則整個產業都會遇到麻煩。」

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一項針對75位晶片產業具影響力高層的調查顯示,廠商對EUV技術實現量產的態度越來越樂觀
(來源:eBeam Initiative)

轉變的過程不會太容易;晶片廠商們預期在7奈米製程節點仍將採用現有的浸潤式微影步進機,之後在某些製程步驟改用EUV,以降低對多重圖形的需求。Fujimura表示:「EUV是如此新穎的技術,需要在機器設備以及生態系統的龐大投資才能支持,並非一蹴可幾;你必須一步步慢慢來,而不是馬上就要求EUV做到最好。」

根據另一項針對前十大光罩製作廠商的調查顯示,過去12個月來,光罩製造商已經製作了1,041個EUV光罩,該數字在上一個年度是382;此外EUV的光罩良率目前為64.3%,而同期間曝光的46萬2,792個光罩平均良率則為94.8%。對此Fujimura表示,如果把該數字看做新創公司的獲利率,可能有人會說64.3%是令人驚豔的高水準。

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對EUV仍抱持懷疑態度的產業界人士已經幾乎不存在
(來源:eBeam Initiative)

晶片產業界高層們也對多電子束光罩寫入技術前景樂觀,預期該技術能在2019年底以前獲得量產製程採用,只比2016年調查時所預測的晚一年;今年的調查也顯示,現有的可變形電子束(variable shaped beam,VSB)光罩寫入技術,會比預期使用更長時間。

這種轉變是由於先進製程節點的光罩組成本急遽上升,然而調查也顯示,光罩業者指出光罩寫入次數大致看來維持穩定。Fujimura表示,光罩寫入次數在掌控中,部份是因為最新的VSB系統達到了1,200 Amps/cm2的性能。

不過資料集以及缺陷增加,在先進製程節點會延長光罩週轉時間(mask turnaround times);Fujimura指出:「每一個關鍵層的光罩成本逐漸上升,光罩的數量也變得非常高。」確實,如受訪者所言,7~10奈米節點的光罩層數平均為76,有一家廠商甚至表示達到112層;20奈米平面製程的平均光罩層數為50,而130奈米節點平均光罩數則為25層。

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越精細先進製程節點所需光罩數越多
(來源:eBeam Initiative)

「超過100層的光罩真是非常荒謬;」Fujimura表示:「我們會看到EUV量產之後將發生什麼事;」EUV需要的光罩層數會低於浸潤式微影,但EUV光罩會更複雜,成本也更高昂。在此同時,調查顯示7~10奈米製程的光罩週轉時間會延長到12天,這有部份原因是資料準備(data preparation)所需時間平均達到約21小時。

此外當晶片製程來到7奈米,光罩製程校準(mask process correction,MPC)現在已經成為慣例需求;根據調查顯示,此步驟平均需要額外的21小時:「MPC需求激增,添加這個額外步驟也會帶來額外的運作時間。」

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Chip Execs More Bullish on EUV,by Rick Merritt)