EUV：終極的曝光技術(shù)

面向超越22nm工藝的最尖端半導(dǎo)體而正在研發(fā)的新技術(shù)——采用13.5nm這一超短波長的新一代曝光技術(shù)EUV(extreme ultraviolet)即將展露鋒芒。由于EUV曝光技術(shù)實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體的極小線寬，因而被稱為“終極的曝光技術(shù)”。另一方面，與現(xiàn)有的曝光技術(shù)相比，用于批量生產(chǎn)的技術(shù)壁壘非常高，所以至今為止仍無法擺脫“夢幻”技術(shù)的色彩。與以往的曝光技術(shù)相比，其技術(shù)壁壘之高主要體現(xiàn)在光源波長非常小上。

1980年代之后，曝光裝置的光源種類從波長436nm的g線、波長365nm的i線到波長248nm的KrF激光和波長193nm的KrF激光，波長一直在逐漸變小?，F(xiàn)在，最先進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)使用的是浸沒式ArF激光裝置。如果采用EUV曝光技術(shù)，則意味著波長又將呈數(shù)量級地縮小。同時(shí)，曝光裝置的體積明顯變大、內(nèi)部構(gòu)造也與以往有很大不同。因此，業(yè)內(nèi)一直認(rèn)為要用于批量生產(chǎn)并不容易。

EUV曝光技術(shù)的狀況，現(xiàn)在已明顯發(fā)生了變化——EUV曝光技術(shù)本身取得了很大進(jìn)步，同時(shí)采用該技術(shù)的半導(dǎo)體廠商也開始認(rèn)真研討EUV的應(yīng)用。在2010年10月17～20日于日本神戶召開的EUV相關(guān)國際會議“2010 International Symposium on Extreme Ultraviolet Lithography(EUVL)”上，EUV曝光技術(shù)取得了很大進(jìn)展。EUV曝光裝置的供應(yīng)商——荷蘭的阿斯麥公司(ASML)宣布，向客戶出售了一臺EUV曝光裝置的Beta機(jī)。

這里所說的EUV曝光裝置的Beta機(jī)，除吞吐量以外的性能均與實(shí)際的商用機(jī)相同?？梢哉f，購買該產(chǎn)品意味著這些半導(dǎo)體廠商即將正式應(yīng)用。半導(dǎo)體廠商計(jì)劃于2011年內(nèi)再購進(jìn)5臺Beta機(jī)。最近，包括已出售的1臺在內(nèi)總計(jì)6臺EUV曝光裝置都是提供給不同用戶的。也就是說有6家客戶在使用該產(chǎn)品。另外，據(jù)說ASML計(jì)劃于2012年供貨量產(chǎn)機(jī)型，目前已有6家廠商共定購了8臺這種量產(chǎn)機(jī)型。

2010 EUVL的會議主席、半導(dǎo)體尖端技術(shù)公司(Selete)董事兼第三研究部部長森一朗向與會者介紹了最近的一些情況變化。“在兩年前，用戶也就是半導(dǎo)體廠商們對這個(gè)裝置完全沒有信心。情況發(fā)生改觀也就在這半年。其中有兩個(gè)原因，一是EUV技術(shù)開發(fā)本身切實(shí)地取得了進(jìn)展;此外，可以說更重要的原因是，目前參與研發(fā)浸沒式激光雙圖案化技術(shù)的半導(dǎo)體廠家技術(shù)人員認(rèn)為，下一步要采用的三重圖案與四重圖案會使成本明顯提高。如果引進(jìn)三重圖案與四重圖案技術(shù)，就需要調(diào)整蝕刻技術(shù)等曝光相關(guān)裝置、以支持這些圖案技術(shù)。而其成本不會是小數(shù)目。所以認(rèn)為引進(jìn)EUV曝光技術(shù)比較實(shí)際。”

不過，EUV曝光裝置的價(jià)格為一臺8000萬～1億美元。假設(shè)“1美元=80日元”，一臺則為64～80億日元。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為：“訂購這么昂貴的裝置，充分體現(xiàn)了半導(dǎo)體廠家對該技術(shù)的重視程度。目前不景氣的環(huán)境下，不會有廠家把這么多資金投入到尚無把握的技術(shù)研發(fā)上的。”筆者認(rèn)為這番話如實(shí)反映了EUV技術(shù)的現(xiàn)狀，所以EUV技術(shù)即將展露鋒芒。