雖然已有一家領導級晶片製造商表示將從今年開始將極紫外光微影(EUVL)導入商業化量產,不過仍有一些未解決的問題,會影響其餘晶片製造商在晶圓廠採用EUVL的時程;這些問題包括掃描機正常運作時間(scanner uptime,主要與光源有關)、缺乏商用光化圖形光罩檢測(actinic patterned mask inspection)工具,以及EUV光罩護膜(mask pellicles)準備不及。

250W光源以及相對應的光罩護膜幾乎已經準備好實現每小時125片晶圓吞吐量的掃瞄機,筆者預期今年能看到高產量EUVL掃描機朝向90%正常運作時間的進展;而這應該會加速其他晶片製造領導廠商對EUVL的採用。

而商用光阻劑(resists)是否準備就緒,會是EUVL應用在未來製程節點的主要挑戰;EUV光阻劑採用二次電子化學(secondary electrons chemistry),是與目前光阻劑完全不同的方法,我們需要弄清楚癥結所在,解決去年發現的隨機印刷錯誤(random printing failures)與微橋接(micro bridging)等問題。

在EUV波長,機率效應(stochastic effects)變得很重要;除了需要更充分了解二次電子動力學,我們還需要解決製作量產等級EUV光阻劑的奈米等級材料不均勻性(inhomogeneity)問題;五年多以來,我們已經看到實驗室有一些很不錯的新型光阻劑研發成果,但我們需要實際看到跟實驗室成果一樣好的商用方案。

還有應用於光化圖形光罩檢測的商用工具缺口也很需要彌補;現在光罩檢測工具越來越常被應用於檢測光罩缺陷,但成本高昂、效率也不高。光罩檢測技術本身需要進化,朝向超越193奈米的更小波長邁進,才能在未來世代的製程提供更佳解析度;新型EUV光源以及相應的光學技術預期將會在這方面扮演要角。

筆者預期很快會有提供商用光化圖形EUV光罩檢測替代方案的供應商崛起,該類工具將會採用13.5奈米電漿光源(plasma sources)或高次諧波產生技術(high harmonic generation,HHG)。

在光罩護膜方面,我不確定現在的設計與材料是否能一路擴充至500W光源,但我相信護膜設計必須要進化;我現在看到光源電壓可能在未來達到500W,但不能確定哪種技術能提供500W以上的功率──錫(Sn)雷射激發電漿(Laser produced plasma,LPP)或是自由電子雷射(Free Electron Laser,FEL)。

護膜設計會伴隨著新材料的進化,挑戰會在於測試以及將最佳技術選項整合至掃描機;電子束檢測(E-beam inspection)將獲益,但光學檢測會因為持續超越193奈米並改善其解析度而維持主流地位。

ASML在2017年出貨了十台EUV掃描機,預計2018年的出貨數字將增加一倍;有人問我,掃描機的光學元件或光罩原材料(mask blanks)供應,是否會成為其出貨數量自2018年起每年成長一倍的瓶頸?我預期隨著EUVL邁入量產,供應鏈會面臨一些挑戰,但目前尚未看到特別值得注意的狀況。

在眾家廠商之中,晶圓代工業者GlobalFoundries以製造實力、投資規模以及在EUVL技術開發上的進展而崛起,該公司具備優良的技術以及製造團隊,我預期他們將會穩定擴展晶圓代工業務版圖,並準備好在晶圓廠中導入EUVL技術。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: EUV Milestones, Challenges Ahead,by Vivek Bakshi;本文作者為技術顧問機構EUV Litho總裁)