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【科技解碼】由DUV到EUV 走向High‑NA EUV攻入2nm以下時代

【科技解碼】由DUV到EUV 走向High‑NA EUV攻入2nm以下時代

【Now.com】要生產先進半導體晶片,光刻機是必不可少的設備,目前擁有生產光刻機技術的科企不多,荷蘭設備商ASML由早期紫外光設備起步,逐步建立深紫外光(DUV)及極紫外光(EUV)技術,而下一代就是High-NA EUV系統,向更精密晶片進發。

光刻可理解為,就是用光將電路圖案刻到矽晶圓上,光線穿過載有電路設計的光罩,經光學系統投射至塗上光阻劑的晶圓,再經之後的蝕刻等工序,形成晶片上的微細元件。光線波長愈短,可印製的線路愈精細。因此,越精細的半導體晶片,好似今天電腦所用的3nm、5nm 製程的CPU,就需要更先進,應用光線波長更短的光刻機。

DUV在90年代是主力的光刻機技術, 從248 nm(KrF)及後來的 193 nm(ArF)波長,可以刻印38nm製程。踏入千禧年代,荷蘭ASML於2003年推出首部浸沒式光刻機,利用鏡頭與晶圓之間的一層水提高數值孔徑(NA),令光學系統可在相同波長下刻印更小圖案。

為突破DUV的物理限制,ASML研發EUV光刻技術,將光源波長由193nm大幅縮短至13.5nm,以較短波長在晶圓刻印更細小的電路圖案。ASML的EUV於2020年正式進入高量產階段。資料顯示,早期EUV光刻技術的最小可刻印尺寸,由DUV的30nm以上降至13nm。

EUV技術難度極高,因為光線波長更短,極紫外光會被空氣及一般透鏡材料吸收,能夠到達晶圓上的極紫外光非常有限,設備需以高度精密的光學、真空環境運作。ASML稱,公司前後花超過20年研發才推動EUV微影系統商業化,成為全球唯一採用EUV的微影設備製造商。

ASML已著手研發下世代光刻技術,稱為High-NA EUV,取得初步成果。傳統量產EUV光刻機的數值孔徑為0.33,ASML提升至0.55的High-NA EUV,數值孔徑提高,代表系統可收集更多光線、提升解析度,進一步縮小可刻印的線路圖案。

ASML指,首部0.55 NA的EXE:5000系統可達8nm解析度,理論上可實現約2.9倍更高的電晶體密度,目標是支援2nm以下製程,應付生成式AI與高效能運算的急速需求。ASML行政總裁預計High‑NA EUV有望在2027至2028年進入高量產階段,並啟動下一步「Hyper‑NA」技術的早期研究。

Photo / ASML、AFP

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