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EUV产量到位了,是不是也该考虑良率了?

E4Life 2021-07-22 09:22 次阅读
EUV产量到位了,是不是也该考虑良率了?

在当前的半导体制程不断往7nm以下发展时,EUV光刻机就成了IDM和代工厂必不可少的工具之一。随着台积电、三星英特尔和SK海力士等企业的EUV光刻机纷纷到位,这些顶级半导体制造厂商和EUV光刻机的唯一制造者ASML还有另一个问题需要担心,那就是光罩防尘膜。

90%透射率这道坎

光刻机防尘膜 / 三井化学

光罩防尘膜是一种透明的薄膜,主要用于保护昂贵的光罩,保持清洁,以此提高半导体生产效率。尽管光刻机一般都位于相当严格的洁净室内,EUV光刻机面世初期也有不少人认为EUV不需要防尘膜,因为不会出现颗粒的存在,但实际情况下还是难免避免生产过程中杂质的出现。据ASML的说法,EUV每曝光1万次就会生成一个杂质颗粒。通过使用防尘膜,晶圆厂可以有效避免污染而产生的缺陷。

虽然这是一个有效解决晶圆缺陷的办法,却影响了光刻机的光线透射。被防尘膜吸收的紫外光线虽然肉眼看不出,但在光刻机的表现上就成了功耗损失。当前DUV防尘膜的透射率都已经做到了99%以上,EUV防尘膜却始终差强人意。因此,ASML和相关代工厂商都在研究如何生产出透射率更高的防尘膜。

然而,ASML因为需要专心去做EUV光刻机的生产开发,很难再兼顾防尘膜的生产,而且在他们的研究下,透射率一直进展缓慢。2016年,ASML推出的首批EUV防尘膜只有78%左右的透射率。2019年时,经过了一段时间的持续研发,平均透射率也仅仅提升了3.5%,达到83%的水平。

三星更是明确表示,不到90%以上的透射率不会使用EUV防尘膜。毕竟在当前半导体缺货的情况下,透射率下降影响的是产量,而没用防尘膜最多只能影响小部分良率。因此,当前无论是三星和台积电都没有在EUV光刻机上使用防尘膜。

除了透射率之外,EUV的防尘膜还有两道坎,那就是散热和成本问题,不过这两个问题其实也和透射率一样,都可能要从材料上解决。

离正式使用还有多久?

EUV防尘膜 / 三井化学

为此,2019年5月31日,ASML与日本三井化学公司达成协议,前者将EUV防尘膜技术授权给三井化学,由多年防尘膜生产经验的后者来负责生产。ASML联手加拿大企业Teledyne负责EUV防尘膜技术的开发,而三井则在日本大竹市进行防尘膜生产。

今年5月,ASML韩国销售经理提到,经过与Teledyne的携手开发,他们已经可以将EUV防尘膜做到90.6%的透射率,可以实现400W的持久功率。三井化学也在同月26日发布消息,正式宣布EUV防尘膜开始商用量产。

生产EUV防尘膜的并不只有三井化学一家,韩国企业FST和S&S Tech同样在生产相关产品,三星作为这两家厂商的大客户,也向他们投资了不少资金。就拿FST来说,利用碳纳米管材料,他们也成功将透射率做到了90%以上,还推出了自动安装和检测防尘膜的设备工具。毕竟在运用EUV防尘膜的生产过程中,防尘膜上的颗粒检测和防尘膜清洗与替换也是相当耗时耗力的步骤。

不过,别说是保证半导体生产的良率了,这两家的EUV防尘膜尚在研发或初期阶段,自己的良率还没保证,虽然EUV防尘膜已经变为他们的研发重心,但与ASML和三井化学相比,还有一段差距。

然而,韩媒报道,三星这家韩国巨头很可能还是会用ASML自家的光罩防尘膜。因为EUV光刻机只有ASML一家制造,如果不用他们自己推荐的防尘膜,很可能难以保证后续的售后维护工作,十几亿元一台的机器,坏了没处修可就难办了。

碳纳米管EUV防尘膜 / IMEC

比利时微电子研究中心(IMEC)其实也在研究EUV防尘膜,他们将多片碳纳米管防尘膜安装在NXE:3300 EUV光刻机上,测得单次极紫外光的透射率可高达97%,所能承受的功率更是可以达到600W。

结语

虽然已有EUV防尘膜开始投入量产,但业内人士爆料,三星很可能会在2023年才开始在EUV光刻机上使用防尘膜。毕竟即便是90.8%的透射率,依然对产量会有一定影响,与DUV光刻机99%以上的透射率相比,还是有差距。目前基本所有晶圆厂都在满载运行,在产量和良率的抉择上,影响更小的后者明显不是首选。
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