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EUV產量到位了,是不是也該考慮良率了?

E4Life ? 2021-07-22 09:22 ? 次閱讀
EUV產量到位了,是不是也該考慮良率了?

在當前的半導體制程不斷往7nm以下發展時,EUV光刻機就成了IDM和代工廠必不可少的工具之一。隨著臺積電、三星、英特爾和SK海力士等企業的EUV光刻機紛紛到位,這些頂級半導體制造廠商和EUV光刻機的唯一制造者ASML還有另一個問題需要擔心,那就是光罩防塵膜。

90%透射率這道坎

光刻機防塵膜 / 三井化學

光罩防塵膜是一種透明的薄膜,主要用于保護昂貴的光罩,保持清潔,以此提高半導體生產效率。盡管光刻機一般都位于相當嚴格的潔凈室內,EUV光刻機面世初期也有不少人認為EUV不需要防塵膜,因為不會出現顆粒的存在,但實際情況下還是難免避免生產過程中雜質的出現。據ASML的說法,EUV每曝光1萬次就會生成一個雜質顆粒。通過使用防塵膜,晶圓廠可以有效避免污染而產生的缺陷。

雖然這是一個有效解決晶圓缺陷的辦法,卻影響了光刻機的光線透射。被防塵膜吸收的紫外光線雖然肉眼看不出,但在光刻機的表現上就成了功耗損失。當前DUV防塵膜的透射率都已經做到了99%以上,EUV防塵膜卻始終差強人意。因此,ASML和相關代工廠商都在研究如何生產出透射率更高的防塵膜。

然而,ASML因為需要專心去做EUV光刻機的生產開發,很難再兼顧防塵膜的生產,而且在他們的研究下,透射率一直進展緩慢。2016年,ASML推出的首批EUV防塵膜只有78%左右的透射率。2019年時,經過了一段時間的持續研發,平均透射率也僅僅提升了3.5%,達到83%的水平。

三星更是明確表示,不到90%以上的透射率不會使用EUV防塵膜。畢竟在當前半導體缺貨的情況下,透射率下降影響的是產量,而沒用防塵膜最多只能影響小部分良率。因此,當前無論是三星和臺積電都沒有在EUV光刻機上使用防塵膜。

除了透射率之外,EUV的防塵膜還有兩道坎,那就是散熱和成本問題,不過這兩個問題其實也和透射率一樣,都可能要從材料上解決。

離正式使用還有多久?

EUV防塵膜 / 三井化學

為此,2019年5月31日,ASML與日本三井化學公司達成協議,前者將EUV防塵膜技術授權給三井化學,由多年防塵膜生產經驗的后者來負責生產。ASML聯手加拿大企業Teledyne負責EUV防塵膜技術的開發,而三井則在日本大竹市進行防塵膜生產。

今年5月,ASML韓國銷售經理提到,經過與Teledyne的攜手開發,他們已經可以將EUV防塵膜做到90.6%的透射率,可以實現400W的持久功率。三井化學也在同月26日發布消息,正式宣布EUV防塵膜開始商用量產。

生產EUV防塵膜的并不只有三井化學一家,韓國企業FST和S&S Tech同樣在生產相關產品,三星作為這兩家廠商的大客戶,也向他們投資了不少資金。就拿FST來說,利用碳納米管材料,他們也成功將透射率做到了90%以上,還推出了自動安裝和檢測防塵膜的設備工具。畢竟在運用EUV防塵膜的生產過程中,防塵膜上的顆粒檢測和防塵膜清洗與替換也是相當耗時耗力的步驟。

不過,別說是保證半導體生產的良率了,這兩家的EUV防塵膜尚在研發或初期階段,自己的良率還沒保證,雖然EUV防塵膜已經變為他們的研發重心,但與ASML和三井化學相比,還有一段差距。

然而,韓媒報道,三星這家韓國巨頭很可能還是會用ASML自家的光罩防塵膜。因為EUV光刻機只有ASML一家制造,如果不用他們自己推薦的防塵膜,很可能難以保證后續的售后維護工作,十幾億元一臺的機器,壞了沒處修可就難辦了。

碳納米管EUV防塵膜 / IMEC

比利時微電子研究中心(IMEC)其實也在研究EUV防塵膜,他們將多片碳納米管防塵膜安裝在NXE:3300 EUV光刻機上,測得單次極紫外光的透射率可高達97%,所能承受的功率更是可以達到600W。

結語

雖然已有EUV防塵膜開始投入量產,但業內人士爆料,三星很可能會在2023年才開始在EUV光刻機上使用防塵膜。畢竟即便是90.8%的透射率,依然對產量會有一定影響,與DUV光刻機99%以上的透射率相比,還是有差距。目前基本所有晶圓廠都在滿載運行,在產量和良率的抉擇上,影響更小的后者明顯不是首選。
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