據韓媒報道,
半導體裝置商ASML和比利時半導體研究中心IMEC宣佈單次曝光24nm節距線技術取得了突破性進展,該技術可以使半導體制造商在透過第一代極紫外光(EUV)光刻機也能實現3nm工藝單次曝光,極大的降低生產和裝置投資成本。
IMEC和ASML使用第一代EUV裝置透過3nm製程工藝實現24nm間距單次曝光
成本將得到極大最佳化,新技術有望推動EUV普及
在半導體制造中,最為關鍵核心的當屬光刻工藝,近年來,隨著工藝節點的不斷縮小,
光刻技術主要經歷了紫外光刻技術(UV)、深紫外光刻技術(DUV)和極紫外光刻技術(EUV)。
隨著摩爾定律逼近極限,傳統的DUV工藝已經無法滿足人們對尺寸更小、效能更優器件的追求,此時,光波長僅為13.5nm,因此能夠將圖案解析度降低到10nm以下的EUV工藝走進人們的視線,被寄予厚望,成為摩爾定律的“續命良藥”。
然而,EUV技術普及並非一帆風順,
截至2019年,僅有三星和臺積電大規模量產EUV工藝,英特爾預計2021年大規模生產基於EUV技術 7nm 工藝的CPU,美光推遲了EUV的匯入,可能推遲至1γnm技術之後,時間表暫不確定。
究其根本原因還是EUV裝置鉅額的資本投入讓大部分企業望而卻步,據悉,第一代EUV裝置價格高達1.2億美元/臺,而下一代EUV裝置將高達4億美元。
除了鉅額的裝置投入之外,眾所周知ASML第一代EUV光刻機僅能在7nm和5nm工藝中實現單次曝光成型,而對於3nm製程工藝需要多次曝光,或採用更高解析度裝置。而無論是多次曝光還是更換裝置對製造商來講都意味著更高的資金投入。
由於目前應用於先進製程的光刻機由ASML獨家供應,製造廠商不得不追隨其裝置研發的腳步,近期,媒體報道,ASML正在研發瞄準2nm甚至1nm的製程工藝的新一代光刻機,NA(數值孔徑)達到了0.55,解析度可提升70%左右,然而,新一代光刻機需要到2022年才能出貨,大規模出貨要到2024年甚至2025年,這對競爭激烈的半導體制造商來講無疑不是一種煎熬。
此次,ASML和IMEC聯手開發的新技術來補償影象失真,同時與最佳化的照明系統相結合,在34mJ /cm的最小曝光劑量下,利用第一代EUV裝置,透過3nm工藝,實現24奈米節距的單次EUV曝光成像。
此次技術創新對製造企業來講無疑意義重大,對三星和臺積電這些既有廠商來講,其購置的第一代EUV機臺可以在較低成本下完成3nm工藝製程,相當於提高裝置的使用率。對還未採購EUV裝置的廠商則可增強其採購意願。
目前,在EUV裝置供應上,ASML一家獨大。隨著三星和臺積電去年在7nm工藝節點開始大規模量產EUV工藝,2019年全年ASML共售出26臺EUV光刻機,並預計,2020年將交付35臺,2021年將達到45-50臺的交付量,達到2019年兩倍左右,其如此預期也側面證明未來1-2年將迎來EUV工藝大規模普及。
除裝置之外,EUV光刻膠研究也不斷髮展
在製程繁瑣的光刻工藝中,除光刻機之外,EUV光刻膠也是直接影響產品良率、品質的關鍵一環。去年7月份,日本宣佈對韓國進行三星原材料出口管制,其中包括EUV光刻膠,也印證了其關鍵性。
來源:中國快閃記憶體市場
日前,用於EUV高解析度金屬氧化物光刻膠先驅Inpria公司宣佈,其在C輪融資中獲得多家投資者提供的3,100萬美元資金,這些投資者均是半導體產業鏈領導企業。
此次融資由光刻膠製造商和現有投資者JSR Corporation牽頭。
新投資者包括SK hynix Inc.和TSMC Partners。
現有投資者Air Liquide Venture Capital ALIAD、Applied Ventures、英特爾資本(Intel Capital)和三星創投(Samsung Venture Investment Corporation)也參與了本輪融資。
Inpria執行長Andrew Grenville表示:“我們認為,這些投資者的參與證明了Inpria對半導體行業的戰略意義。我們感到高興的是,我們的投資者群現在包括了全球正在採用EUV蝕刻的所有半導體制造商。光刻膠、裝置和工業化學品製造商的投資者也積極參與,共同協助實現了本輪融資目標。我們期待與我們的全球合作伙伴合作,為本行業提供突破性的EUV光刻膠平臺。”
今年3月初,泛林集團釋出一項用於 EUV 光刻圖形化的幹膜光刻膠技術,這項與ASML和IMEC共同研發的技術將有助於提高 EUV 光刻的解析度、生產率和良率,將原材料的用量降低至原來的五分之一到十分之一,優化了單次 EUV 光刻晶圓的總成本。
今年1月初,杜邦已決定在韓國建立“EUV光刻膠開發和生產設施”,計劃將在明年投資2800萬美元(約合325億韓元)建立EUV光刻膠和CMP焊盤的生產和生產設施。一直以來,EUV光刻膠都由 JSR,信越化學和東京日化等日本公司主導,相信杜邦公司的加入,會給整個行業引入一泉活水。
隨著5G網路快速發展,資料中心、企業級應用需求崛起,對半導體器件的效能、功耗及尺寸要求越來越高,而EUV作為目前相對成熟的高效能半導體器件製作工藝具有十分遠大的前景,加上產業鏈各企業之間共同合作,不斷研發,EUV技術必將很快成為主流光刻技術。