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英特尔:EUV技术已准备好,但仍面临巨大挑战

时间:2019-08-14 作者:Rick Merritt 阅读:
英特尔EUV计划的负责人Britt Turkot表示,EUV光刻技术已经“做好了准备…并且投入了大量的技术开发”,但要驾驭这个复杂而昂贵的系统来制造大批量领先芯片,工程师们仍然面临很多挑战…
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英特尔(Intel)EUV计划的负责人Britt Turkot表示,其极紫外光(EUV)微影技术已经“做好了准备…并且投入了大量的技术开发”。她同时表示,要驾驭这个复杂而昂贵的系统来制造大批量领先芯片,工程师们仍然面临很多挑战。tBGEETC-电子工程专辑

Turkot还介绍,英特尔在俄勒冈州波特兰市(Portland, Oregon)的巨型工厂中正运作着大如房间的EUV系统,但她并没有透露EUV将如何或是否用于该公司目前的10纳米(nm)产品或计划中的7纳米节点。tBGEETC-电子工程专辑

英特尔是二十多年前帮助开发这项技术的几个半导体公司之一,但也是最后一家确认使用它的公司。去年,其竞争对手三星(Samsung)和台积电(TSMC)分别宣布已经在使用EUV系统来扩展其7纳米节点,以在硅芯片上实现最佳的功能或特性。tBGEETC-电子工程专辑

然而,两位消息人士指出台积电的N7+仅在4个金属层上采用了EUV,这意味着它仍然需要在其他金属层使用传统浸入式步进器的双重图案曝光技术。tBGEETC-电子工程专辑

台积电的决定可能是“关于吞吐量,他们拥有的EUV机器数量,以及成本上的权衡…三星可能会在EUV机器上做更多投入,”一位不愿透露姓名的消息人士表示。tBGEETC-电子工程专辑

每个EUV系统成本高达大约1.5亿美元,而商用生产线需要多个EUV。tBGEETC-电子工程专辑

台积电发言人孙又文表示:“我们确实在多层次中部署了双重图案曝光技术。”她拒绝透露台积电在其N7+节点中使用EUV的金属层数。“基于多种因素考虑同时使用浸入式双重图案曝光与EUV技术,EUV的成本和成熟度与浸入式相比当然很重要。”tBGEETC-电子工程专辑

另外一位消息人士称,三星正在积极削减其采用EUV的7纳米节点价格,它为一些新创公司提供了一个全面掩模套装,其价格低于其竞争对手的多层掩模(MLM)套装。台积电于2007年推出了MLM套装用以降低小批量生产的成本,而据说三星的全面掩模套装其成本只有MLM的60%左右。tBGEETC-电子工程专辑

三星拒绝就其代工厂的产品价格或如何使用EUV发表评论。一位三星高层主管推测,英特尔延迟其10纳米工艺的推出时间,部分原因在于其雄心勃勃地计划使用COAG(contact over active gate)技术。他说,三星将逐步向COAG迈进,但拒绝提供细节。tBGEETC-电子工程专辑

英特尔工程长(chief engineering officer)Murthy Renduchintala在他最近的一篇部落格文章中用雄心勃勃来描述该公司的10纳米节点。他表示10纳米芯片现已投入生产,而7纳米节点正在良好进展中。tBGEETC-电子工程专辑

在接受EE Times采访时,Turkot表示,英特尔还没有决定将在多少金属层上采用EUV,并补充说,选择在哪些层上应用EUV是科学,同时也是艺术。“每层消耗的成本不是一个简单的计算, 它不是直接经济学。”tBGEETC-电子工程专辑

举例来说,单个EUV曝光可以将层的掩模数减少,有时比率达至5:1。而浸入式步进器的双重图案曝光则有助于降低边缘放置错误,她指出。tBGEETC-电子工程专辑

系统可靠性是影响成本的另一个变量。英特尔目前报告的其EUV系统正常运行时间约为75%~80%。“这个数字长远来看是不足的,但却足以引入这项技术,”Turkot说。“我们希望它能达到90年代浸入式的正常运行时间。”tBGEETC-电子工程专辑

Turkot指出,好消息是停机时间“更容易预测”了。“过去这种情况极不可预测,(这使得)维持产品线,以及进一步开发量产线变得很困难。”tBGEETC-电子工程专辑

可靠性的改进大部分来自于“了解典型意料中的微影工具停机时间,建立专业知识快速诊断问题,并在整个团队中实施必要的解决方案。”tBGEETC-电子工程专辑

对EUV吞吐量的关注目前主要集中在光源的功率上。EUV光源是一个关键且复杂的组件,它透过用雷射击打一滴熔化的锡来产生光,然而,在实作中,Turkot建议了另一个EUV组件—光收集器,其正在成为保证系统吞吐量和正常运行时间的更重要的元素。tBGEETC-电子工程专辑

英特尔EUV系统的光源功率范围从205W~285W。在晶圆级别,“由于使用了收集器,它们提供相同的功率,”Turkot说。“但晶圆功率因为收集器的退化每天都在变化。”tBGEETC-电子工程专辑

这里,再提到一个好消息,就是“ASML的目标很清晰,透过更换收集器来驱动曝光源功率和停机时间的改善…除去固定开支、更换收集器、恢复系统并减少污染率,ASML在这些方面已取得了很大进展。”tBGEETC-电子工程专辑

另外,ASML现在提供一种叫做薄膜的保护膜,它可以保护晶圆免受游离粒子的影响,否则游离粒子会污染它们并降低产量。tBGEETC-电子工程专辑

展望未来,研究人员担心被称为随机指标的随机误差问题会破坏或不能完成用EUV系统绘制图案,这将限制它们在5纳米及以上的应用。tBGEETC-电子工程专辑

Turkot却对此表示乐观,随着EUV光源和抗蚀剂化学方面的进步,这些问题会得到改善。tBGEETC-电子工程专辑

“光子射击噪声可以透过更大的曝光度来克服。而抗蚀剂中化学方面的进步则需要抗蚀剂界进行大量研发工作。”tBGEETC-电子工程专辑

“他们必须了解高能量曝光产生的二次电子和离子中材料的化学反应…目前还没有就物质随机指标的度量达成共识,”Turkot强调,尽管已经有很多论文探讨了这个主题。tBGEETC-电子工程专辑

“对于目前EUV的使用,我不认为随机指标会对产量有影响,但当EUV扩展到5纳米及以上节点时,这会是一个潜在的限制因素。等到那一天,期望抗蚀剂供货商已经对其有足够的理解可以克服它。关键是现在就要努力。”tBGEETC-电子工程专辑

Turkot回想第一次看到今天的EUV系统时,“它的庞大规模和复杂性是碾压性的”,而用于3纳米及以上节点的下一代系统还要大得多。tBGEETC-电子工程专辑

总体而言,Turkot认为有机会采用这个庞大的系统来推动半导体技术发展是“非常有价值的”。“与任何新平台一样,EUV的完善需要付出很多努力。我们的整体目标是实现无缝过渡,在芯片生产过程中看不出有什么不同。”tBGEETC-电子工程专辑

(参考原文: Intel Says EUV Ready, Challenging,by Rick Merritt)tBGEETC-电子工程专辑

本文同步刊登于电子工程专辑杂志2019年8月刊tBGEETC-电子工程专辑

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Rick Merritt
EE Times硅谷采访中心主任。Rick的工作地点位于圣何塞,他为EE Times撰写有关电子行业和工程专业的新闻和分析。 他关注Android,物联网,无线/网络和医疗设计行业。 他于1992年加入EE Times,担任香港记者,并担任EE Times和OEM Magazine的主编。
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