在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，極紫外光刻（EUV）技術(shù)一直是推動(dòng)芯片制程微縮的關(guān)鍵，隨著摩爾定律的持續(xù)推進(jìn)，傳統(tǒng)深紫外（DUV）光刻技術(shù)已接近物理極限，而EUV曝光樣機(jī)的出現(xiàn)，為3nm及以下先進(jìn)制程提供了全新的解決方案，本文將深入探討EUV曝光樣機(jī)的技術(shù)原理、發(fā)展現(xiàn)狀及其對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的影響。
EUV曝光樣機(jī)的技術(shù)原理
EUV（Extreme Ultraviolet，極紫外）光刻技術(shù)采用波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外光，相比傳統(tǒng)DUV光刻（193nm），其波長(zhǎng)更短，能夠?qū)崿F(xiàn)更精細(xì)的電路圖案刻蝕，EUV曝光樣機(jī)是EUV光刻技術(shù)的實(shí)驗(yàn)性設(shè)備，用于驗(yàn)證新工藝的可行性和優(yōu)化量產(chǎn)參數(shù)。
EUV曝光樣機(jī)的核心組件包括：
- EUV光源：采用高功率激光激發(fā)錫（Sn）等離子體，產(chǎn)生13.5nm波長(zhǎng)的極紫外光。
- 反射光學(xué)系統(tǒng)：由于EUV光極易被吸收，傳統(tǒng)透鏡無(wú)法使用，必須采用多層反射鏡（Mo/Si鍍膜）進(jìn)行光路傳輸。
- 光罩（掩模）技術(shù)：EUV光罩需要極高的平整度和反射率，以確保圖案精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移至晶圓。
- 真空環(huán)境：EUV光在空氣中會(huì)被吸收，因此整個(gè)光刻過(guò)程必須在真空環(huán)境下進(jìn)行。
EUV曝光樣機(jī)的研發(fā)進(jìn)展
全球僅有少數(shù)幾家公司具備EUV曝光樣機(jī)的研發(fā)能力，其中ASML（阿斯麥）是行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，ASML的EUV光刻機(jī)（如NXE系列）已進(jìn)入量產(chǎn)階段，而EUV曝光樣機(jī)則用于測(cè)試更先進(jìn)的制程技術(shù)，如High-NA（高數(shù)值孔徑）EUV，以進(jìn)一步提升分辨率和生產(chǎn)效率。
2023年，ASML宣布推出首臺(tái)High-NA EUV曝光樣機(jī)，其數(shù)值孔徑從0.33提升至0.55，可實(shí)現(xiàn)8nm甚至更小的線寬，為未來(lái)1nm及以下制程奠定基礎(chǔ)，臺(tái)積電、三星和英特爾等芯片制造商也在積極測(cè)試EUV曝光樣機(jī)，以優(yōu)化3nm及2nm工藝的良率。
EUV曝光樣機(jī)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的影響
- 推動(dòng)先進(jìn)制程發(fā)展：EUV曝光樣機(jī)使3nm及以下制程成為可能，助力高性能計(jì)算（HPC）、人工智能（AI）和5G芯片的發(fā)展。
- 提升芯片性能：更精細(xì)的電路設(shè)計(jì)可提高芯片的運(yùn)算速度和能效比，滿足數(shù)據(jù)中心、自動(dòng)駕駛等高端應(yīng)用需求。
- 降低生產(chǎn)成本：盡管EUV設(shè)備成本高昂，但單次曝光即可完成多層圖案刻蝕，減少多重曝光步驟，長(zhǎng)期來(lái)看可降低制造成本。
- 重塑全球半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)格局：EUV技術(shù)門檻極高，目前僅有ASML能提供成熟設(shè)備，這使得臺(tái)積電、三星等采用EUV的廠商在先進(jìn)制程上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，而中國(guó)等地區(qū)則面臨技術(shù)封鎖的挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)與未來(lái)展望
盡管EUV曝光樣機(jī)展現(xiàn)出巨大潛力，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)：
- 光源功率限制：EUV光源效率仍需提升，以支持更高吞吐量。
- 光罩缺陷控制：EUV光罩的制造和檢測(cè)技術(shù)仍需突破，以減少缺陷影響。
- 成本問(wèn)題：?jiǎn)闻_(tái)EUV設(shè)備售價(jià)超過(guò)1億美元，研發(fā)和運(yùn)營(yíng)成本極高。
隨著High-NA EUV技術(shù)的成熟，EUV曝光樣機(jī)將進(jìn)一步推動(dòng)半導(dǎo)體制造進(jìn)入埃米（?）時(shí)代，各國(guó)也在加速自主EUV技術(shù)研發(fā)，以打破技術(shù)壟斷，確保供應(yīng)鏈安全。
EUV曝光樣機(jī)代表了半導(dǎo)體光刻技術(shù)的最高水平，是下一代芯片制造的核心驅(qū)動(dòng)力，隨著技術(shù)的不斷突破，它將繼續(xù)推動(dòng)計(jì)算、通信和智能設(shè)備的革命性發(fā)展,重塑全球科技產(chǎn)業(yè)格局。
