解讀世界四大晶圓廠EUV計畫 台積電/英特爾為啥比三星晚一步？
OFweek電子工程網訊 SPIE高級光刻會議是世界領先的光刻技術會議。在今年會議開幕的當天，三星和英特爾陳述了當前EUV用於大批量製造的準備狀況。本文將會總結四個世界領先晶圓製造廠的EUV計畫，討論關於英特爾、三星的進度，探討EUV的大批量生產的前景。
世界領先晶圓廠的EUV計畫
在2016年，三星和台積電都開始進行10nm工藝的升級，我們稱之為“制程工藝”，節距在10nm節點時已經變得沒那麼嚴格。兩個廠商都用光刻技術生產，也是目前最密集的晶圓製造方法。對於台積電來說，10nm節點算是一個短期的打算，主要集中在手機處理器上。對於三星10nm，這可能將會是一個更長壽命的節點，原因如下。
在2017年，我們期待著台積電7nm工藝的升級和英特爾能夠加速10nm節點進程。據目前報導，預計台積電7nm工藝和10nm工藝的間距相同。有一些證據表明，英特爾的10nm工藝可能比台積電7nm工藝擁有更小的軌道間距，這就使得英特爾10nm工藝比台積電的7nm工藝更密集，公司所稱作的節點名稱似乎對進展進程沒啥意義。台積電的7nm和英特爾的10nm工藝都將會採用光刻技術生產，雖然台積電使用的是7nm EUV測試工具。
預計，2018年格羅方德和三星將會製造7nm工藝。格羅方德的最初工藝將採用光刻技術生產，但當EUV時機成熟時，將轉向EUV（事實上，他們正在使用EUV來加速工藝的開發），三星已經對外宣稱，將使用EUV來應對7nm工藝。三星這次對EUV的賭注，也使得他們能否在2018年發佈出來，增加了不確定因素，如此看來，三星10nm工藝節點將會擁有更長壽命。
在2019年，台積電可能將會升級到5nm制程工藝，我們期待這個工藝將使用EUV技術。預計在2020年，英特爾將採用7nm工藝。如果EUV能夠成熟，英特爾也會採用此項技術。
SPIE對於EUV的觀測
在2014年，台積電對EUV進行了非常悲觀的評估。在2015年和2016年，會議上的EUV氛圍則變得更有希望，包括台積電已經有了更多樂觀的評估。2017年，此次會議對EUV的評估則變為了樂觀，雖然台積電今年並沒有做出評價，目前狀態似乎不是很樂觀。
另一個發現則非常有趣，在過去，EUV被視為一種比光學的成本要低的技術。現在看來，我們需要EUV更多是在合理的經濟層面上。隨著光罩需求量的不斷增加，成本也水漲船高。同時覆蓋物也將會成為Fab的災難。覆蓋物需要把光罩層有秩序的精確地放置在彼此的身上。而隨著mask的增加，覆蓋層也就會成為噩夢。EUV的前景就是減少mask，實現更好的保真度和更一致的電產率。
英特爾和三星
據英特爾報導，在2015年有7套EUV系統，現在有14套，其中分別為8套NXE3300B系統和6套NXE3350B系統。從更多的行業資料來看，NXE3350B預計將類似於NXE3400。三星也注意到了EUV的優勢是更高的解析度和更少的mask，EUV的7nm工藝就比光學10nm需要更少的mask。
在ASML研討會上，英特爾指出，ASML達到210瓦特和工作效率大於125wph，它需要在高功率下實現控制。“源”功率較低，但是NXE3400系統有望與其縮小差距。三星對此也有類似的消息，值得注意的是“源”功率接近HVM目標，NXE3350B達到穩定的130瓦特。
三星和英特爾都討論了系統的可用性，液滴發生器和採集器壽命是關注焦點。液滴發生器壽命比去年提高了3－5倍，採集器壽命提高了1．5倍，但還是需要更多的改進。現在總體系統的可用性為70％，具有高變異性。英特爾報告了NXE3350B的可用性大於75％以及更少的額外超長停機事件。三星則認為，NXE3350具有比NXE3300更好的可預測性。
三星和英特爾都表示，在缺陷等級測量中要遠遠高於ASML，並且兩家都強調了對薄膜的需求。ASML在2016年初步實現了薄膜概念，ASML和合作者正在這些領域進行努力。英特爾提到，在缺陷的前提下，薄膜大於3500塊晶片。現在薄膜存在的大問題是，隨著源功率增加到250瓦以上時，需要增加產品並且需要更長時間的新薄膜材料。三星已經能夠使用自己內部系統的光化學mask來進行審查，它現在能夠用於7nm，英特爾也表示仍然需要光化學mask檢查。
據三星報告，mask空白缺陷現在已經達到HVM《5的目標。這算是一個很大的改進，在SEMICON West 2016上，空白缺陷限制了EUV的使用，僅僅能在暗場mask和低開放面積。
按照英特爾說法，光刻膠不會引入到EUV，但更好的隨機現象需要匹配到193。三星則表示，抗蝕劑性能對於7nm是可行的，但需要更佳的靈敏度。英特爾提到，ASML在晶片台和光學元件之間引入一個膜，為光刻膠開闢了新材料的選擇，因為它能夠保護光學元件面授光刻膠外泄的影響。然而並沒有更多關於LWR的討論，雖然LWR是EUV最大的謎團。專家則表示，在7nm EUV初步階段的使用將用於過孔，他們對LWR不太敏感，這種改進需要在5nm階段。
其他意見
會議上有關於EUV有趣的討論：
EUV技術的遲到如何能給技術更多的成熟時間和行業準備。當EUV將要替換多圖案作為單一曝光技術，未來在設備製造廠商將會需要更多的蝕刻和沉積系統的人才，這也會是設備製造商的一大難題。如今，EUV正準備滲透到行業中去，作為一個互補作用的技術，而不是去破壞其餘OEM的基礎設施。
總結：
根據會議要點，可以樂觀的看出，我們將在2018年晚些時候開始在特定水準上看到EUV的製造使用，並能夠在2019年進行更廣泛的使用。預計2018年三星會大量使用EUV，其次是格羅方德。台積電和英特爾可能將會在2019年和2020年。
世界領先晶圓廠的EUV計畫
在2016年，三星和台積電都開始進行10nm工藝的升級，我們稱之為“制程工藝”，節距在10nm節點時已經變得沒那麼嚴格。兩個廠商都用光刻技術生產，也是目前最密集的晶圓製造方法。對於台積電來說，10nm節點算是一個短期的打算，主要集中在手機處理器上。對於三星10nm，這可能將會是一個更長壽命的節點，原因如下。
在2017年，我們期待著台積電7nm工藝的升級和英特爾能夠加速10nm節點進程。據目前報導，預計台積電7nm工藝和10nm工藝的間距相同。有一些證據表明，英特爾的10nm工藝可能比台積電7nm工藝擁有更小的軌道間距，這就使得英特爾10nm工藝比台積電的7nm工藝更密集，公司所稱作的節點名稱似乎對進展進程沒啥意義。台積電的7nm和英特爾的10nm工藝都將會採用光刻技術生產，雖然台積電使用的是7nm EUV測試工具。
預計，2018年格羅方德和三星將會製造7nm工藝。格羅方德的最初工藝將採用光刻技術生產，但當EUV時機成熟時，將轉向EUV（事實上，他們正在使用EUV來加速工藝的開發），三星已經對外宣稱，將使用EUV來應對7nm工藝。三星這次對EUV的賭注，也使得他們能否在2018年發佈出來，增加了不確定因素，如此看來，三星10nm工藝節點將會擁有更長壽命。
在2019年，台積電可能將會升級到5nm制程工藝，我們期待這個工藝將使用EUV技術。預計在2020年，英特爾將採用7nm工藝。如果EUV能夠成熟，英特爾也會採用此項技術。
SPIE對於EUV的觀測
在2014年，台積電對EUV進行了非常悲觀的評估。在2015年和2016年，會議上的EUV氛圍則變得更有希望，包括台積電已經有了更多樂觀的評估。2017年，此次會議對EUV的評估則變為了樂觀，雖然台積電今年並沒有做出評價，目前狀態似乎不是很樂觀。
另一個發現則非常有趣，在過去，EUV被視為一種比光學的成本要低的技術。現在看來，我們需要EUV更多是在合理的經濟層面上。隨著光罩需求量的不斷增加，成本也水漲船高。同時覆蓋物也將會成為Fab的災難。覆蓋物需要把光罩層有秩序的精確地放置在彼此的身上。而隨著mask的增加，覆蓋層也就會成為噩夢。EUV的前景就是減少mask，實現更好的保真度和更一致的電產率。
英特爾和三星
據英特爾報導，在2015年有7套EUV系統，現在有14套，其中分別為8套NXE3300B系統和6套NXE3350B系統。從更多的行業資料來看，NXE3350B預計將類似於NXE3400。三星也注意到了EUV的優勢是更高的解析度和更少的mask，EUV的7nm工藝就比光學10nm需要更少的mask。
在ASML研討會上，英特爾指出，ASML達到210瓦特和工作效率大於125wph，它需要在高功率下實現控制。“源”功率較低，但是NXE3400系統有望與其縮小差距。三星對此也有類似的消息，值得注意的是“源”功率接近HVM目標，NXE3350B達到穩定的130瓦特。
三星和英特爾都討論了系統的可用性，液滴發生器和採集器壽命是關注焦點。液滴發生器壽命比去年提高了3－5倍，採集器壽命提高了1．5倍，但還是需要更多的改進。現在總體系統的可用性為70％，具有高變異性。英特爾報告了NXE3350B的可用性大於75％以及更少的額外超長停機事件。三星則認為，NXE3350具有比NXE3300更好的可預測性。
三星和英特爾都表示，在缺陷等級測量中要遠遠高於ASML，並且兩家都強調了對薄膜的需求。ASML在2016年初步實現了薄膜概念，ASML和合作者正在這些領域進行努力。英特爾提到，在缺陷的前提下，薄膜大於3500塊晶片。現在薄膜存在的大問題是，隨著源功率增加到250瓦以上時，需要增加產品並且需要更長時間的新薄膜材料。三星已經能夠使用自己內部系統的光化學mask來進行審查，它現在能夠用於7nm，英特爾也表示仍然需要光化學mask檢查。
據三星報告，mask空白缺陷現在已經達到HVM《5的目標。這算是一個很大的改進，在SEMICON West 2016上，空白缺陷限制了EUV的使用，僅僅能在暗場mask和低開放面積。
按照英特爾說法，光刻膠不會引入到EUV，但更好的隨機現象需要匹配到193。三星則表示，抗蝕劑性能對於7nm是可行的，但需要更佳的靈敏度。英特爾提到，ASML在晶片台和光學元件之間引入一個膜，為光刻膠開闢了新材料的選擇，因為它能夠保護光學元件面授光刻膠外泄的影響。然而並沒有更多關於LWR的討論，雖然LWR是EUV最大的謎團。專家則表示，在7nm EUV初步階段的使用將用於過孔，他們對LWR不太敏感，這種改進需要在5nm階段。
其他意見
會議上有關於EUV有趣的討論：
EUV技術的遲到如何能給技術更多的成熟時間和行業準備。當EUV將要替換多圖案作為單一曝光技術，未來在設備製造廠商將會需要更多的蝕刻和沉積系統的人才，這也會是設備製造商的一大難題。如今，EUV正準備滲透到行業中去，作為一個互補作用的技術，而不是去破壞其餘OEM的基礎設施。
總結：
根據會議要點，可以樂觀的看出，我們將在2018年晚些時候開始在特定水準上看到EUV的製造使用，並能夠在2019年進行更廣泛的使用。預計2018年三星會大量使用EUV，其次是格羅方德。台積電和英特爾可能將會在2019年和2020年。