在2012年的國(guó)際超紫外光(EUV)微影技術(shù)研討會(huì)上，專家們一致認(rèn)為，過去幾十年來(lái)一直扮演半導(dǎo)體創(chuàng)新引擎的摩爾定律(Moore’s Law)，正由于下一代超紫外光(EUV)微影技術(shù)的延遲而失去動(dòng)力。
為了因應(yīng)14nm以下制程，EUV系統(tǒng)需要比今天更強(qiáng)大20倍的光源，專家們表示，他們希望到2014年能有200W的 EUV 光源，但要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)可能會(huì)需要更長(zhǎng)時(shí)間。

過去一年來(lái)，比利時(shí)魯汶的 IMEC 研究人員已經(jīng)透過采用較低功率的光源，制造了約3,000片使用EUV技術(shù)的晶圓。然而，對(duì)這部?jī)r(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，若與英特爾(Intel)、三星(Samsung)、臺(tái)積電(TSMC)等業(yè)界廠商相比，其制造商用化晶圓的速度仍然慢上了15~30倍。

過去三年內(nèi)，研究人員已經(jīng)將光源功率提高了20倍。但為了達(dá)到量產(chǎn)要求，他們必須在未來(lái)兩年內(nèi)再作出類似的改善──這是IMEC先進(jìn)微影技術(shù)方案總監(jiān)Kurt Ronse在日前于布魯塞爾舉辦的EUV高峰會(huì)中所做出的結(jié)論。該組織還表示，在2016年希望能開發(fā)出500~1,000W的EUV光源。

“EUV的延遲阻礙了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)腳步，”Ronse說(shuō)?！氨M管他們?nèi)詫⒅Q為14nm，但它可能更像是16或17nm，”他表示。

微縮腳步趨緩

在14nm世代，若沒有EUV，SRAM單元便無(wú)法直接微縮50%，Ronse說(shuō)。這是因?yàn)槎嘀貓D案在究竟能實(shí)現(xiàn)多少功能方面仍然有其局限性。

“若EUV能順利到位，他們就可以迎頭趕上，”Ronse說(shuō)。業(yè)界已經(jīng)投入很多資源發(fā)展光源了，所以，未來(lái)必然會(huì)出現(xiàn)解決方案，但很難肯定是否會(huì)在兩年內(nèi)出現(xiàn)，”他說(shuō)。

英特爾與臺(tái)積電都入股ASML共同發(fā)展EUV系統(tǒng)，金額達(dá)數(shù)十億美元。

英特爾近期也表示，預(yù)計(jì)明年可進(jìn)入14nm，2015年還可望使用現(xiàn)有的浸入式微影技術(shù)朝10nm前進(jìn)。如果沒有EUV，英特爾認(rèn)為可能必須在一個(gè)晶片上寫入多達(dá)五層的浸入式圖案，而雖然這會(huì)花費(fèi)更多時(shí)間和金錢，但對(duì)該公司說(shuō)仍然劃算。

IMEC現(xiàn)已運(yùn)用ASML NXE 3100 EUV系統(tǒng)獲得60%以上的生產(chǎn)時(shí)間。由于使用舊的光源，因此“在一開始的六個(gè)月以內(nèi)，我們經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)一段平均時(shí)間降到50%~10%之間的振蕩期，”他表示。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，IMEC已使用EUV獲得了16nm半間距的解析度。“EUV可能不會(huì)被用在晶片的所有層，但會(huì)用在一些關(guān)鍵層以及和浸入式技術(shù)對(duì)齊的部份，”Ronse說(shuō)。

對(duì)齊是一個(gè)問題。IMEC目前已能在晶片上達(dá)到6nm以內(nèi)的EUV和浸入式層對(duì)齊準(zhǔn)度。但目標(biāo)是對(duì)齊準(zhǔn)度必須在2至3nm以內(nèi)，“他說(shuō)。

編譯： Joy Teng

(參考原文： Moore's Law threatened by lithography woes ，by Rick Merritt)