根據Semiconductor Engineering報導,EUV微影技術被視為晶圓制造產業的“救世主”,多家業者均希望靠該技術有效突破線寬瓶頸。不過專家表示,EUV技術發展進度不一,且目前仍有無法克服的限制,包括鏡片的可替換性,以及成像品質的疑慮,雖不致于成為“致命”缺點,但仍替產業發展投下不少變數。
EUV其實是多項技術的統稱,其中每個單項技術發展進度不一,需要克服的點也不一樣。舉例來說,用于反射EUV光束的鏡片可能產生像差,進而出現嚴重的背景耀斑。同樣的,如果鏡片上有缺陷,或者復雜的制程當中出現任何一點雜質,都可能導致晶圓表片品質受到影響:除此之外,還有散粒雜訊,重疊誤差等可能發生的問題,都可能導致產品良率不佳,甚至產線完全停擺。
而在現行的浸潤式微影技術(immersion lithography)中,光罩跟掃描器是可以互相置換的,同一個光罩可以適用在不同掃描器上,但EUV技術則不然,有時換了一個光罩便會出現像差的問題。換句話說,同一個掃描器換了不同的光罩,有時會出問題,有時卻不會,確切原因至今仍未知,更遑論解決之道,成為制作過程當中很令人頭痛的變因。
不少業者人士從2016年陸陸續續發現這個問題。為了達成臨界尺寸的一致性,有人提出采用光學接近修正(Optical Proximity Correction) 的方式,不過每一個光罩還是配一個特定的掃描器,任意置換可能還是會出狀況。歐洲最大半導體企業,同時專門主攻EUV技術的ASML則推出新系統NXE:3400B,加入不少改良試圖解決這個問題,目前已經出貨了,但實際使用成效如何,目前還沒有可信賴的數據可供參考。
另外一個問題就是散粒雜訊。這個問題由來已久,早在100年前德國物理學家Walter Schottky就已經提出。不過在EUV微影技術中,每道雷射會發出的光子數都不一定,產生的化學反應無法事先預測,轉換而成的電子數量就更難以掌握,對制程跟品質會有重大影響。在以往制造過程中,你可能有3倍精準度,99.75%的精準度就很不錯了;但如果要降至3納米的標準,可能需要8倍精準度,任何一個節點或環節稍有誤差,就會影響晶圓廠的產能。
當然就設計的觀點看,理想狀況可以把每個環節當中可能出現的問題、或殘留的雜質給挑出來,但那需要多少時間?這也是半導體產業的重要關鍵,就算你可以制造完美無缺的晶圓,但為了達成這個目標,整座廠究竟有多少時間是全力生產?還是在花時間糾錯?當然,隨著工具和運算能力的進步,這些問題不是沒有機會克服,但在EUV被討論的沸沸揚揚之際,它的可行性跟實際應用價值,也需要更理性冷靜評估。