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來(lái)源：半導體行業(yè)觀(guān)察 ASML一直處于高度戒備狀態(tài)。 去年，該公司兩次提高了生產(chǎn)目標：它希望到 2025 年出貨約 600 臺 DUV 和 90 臺 EUV 光刻機，而去年分別為不到 200 臺和 35 臺。 ASML很典型的一周是，數百人在 Veldhoven 開(kāi)始他們的新工作。由于持續的芯片短缺，交付問(wèn)題每天都在發(fā)生。更不用說(shuō)像今年年初柏林工廠(chǎng)發(fā)生火災這樣的挫折，導致 EUV 晶圓夾具的生產(chǎn)暫時(shí)癱瘓。 盡管如此，Martin van den Brink（編者注：ASML首席技術(shù)官）還是很滿(mǎn)足和放松的。EUV 光刻機的生產(chǎn)力還沒(méi)有達到客戶(hù)的預期，但幾年來(lái)，EUV 光刻機已經(jīng)成為世界上最先進(jìn)芯片的生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的一部分。 “經(jīng)過(guò)比計劃多十年的努力，這讓我松了一口氣�！盡artin van den Brink說(shuō)。 最新一代的 EUV 設備——High NA 系統的開(kāi)發(fā)也進(jìn)展順利�！敖裉煜挛缥覅⒂^(guān)了工廠(chǎng)車(chē)間。那臺機器是我職業(yè)生涯中的一個(gè)亮點(diǎn)，”van den Brink在他的辦公室里說(shuō)道，其中展出了一系列平版印刷制品。 根據 ASML 的路線(xiàn)圖，世界上第一臺High-NA 光刻機的交付日期是明年某個(gè)時(shí)候，Van den Brink 認為這個(gè)目標將會(huì )實(shí)現，盡管供應鏈問(wèn)題仍可能會(huì )打亂時(shí)間。 事實(shí)證明，van den Brink甚至或多或少地規劃了未來(lái)十年的技術(shù)路線(xiàn)。這可能是他對 ASML 的最后一次戰略貢獻，因為這位與公司并肩作戰多年的高管預計將于 2024 年退休。 無(wú)論如何，現在van den Brink的任何事情似乎都是可以管理的——幾乎一切照舊，對于一家組裝世界上最復雜的生產(chǎn)機器的公司來(lái)說(shuō)，這是可能的。唯一似乎困擾van den Brink的是他的辦公椅�！翱纯催@個(gè)爛東西。它有太多的調整選項，”他坐下時(shí)抱怨道，示范性地搖晃著(zhù)扶手。 微不足道 五年前van den Brink與他的來(lái)訪(fǎng)者交談時(shí)，他的心情同樣好。在仍然需要所有人齊心協(xié)力才能讓 EUV 走上正軌的時(shí)候，他已經(jīng)推進(jìn)了他的High-NA 計劃。ASML 的管理和監事會(huì )支持所需的十億美元投資，關(guān)鍵光學(xué)合作伙伴蔡司也加入了進(jìn)來(lái)�！八麄円婚_(kāi)始并不想，”Van den Brink 承認。 “當時(shí)，我認為High NA 將是 EUV 的最后一個(gè) NA。但存在相當大的風(fēng)險，因為它來(lái)得太晚，沒(méi)有足夠的時(shí)間周期來(lái)收回投資。我覺(jué)得在我們明確 EUV 之前，我們不能推遲高數值孔徑的開(kāi)發(fā)�！� “光刻技術(shù)的過(guò)渡期非常糟糕。如果你搞砸了，事情就會(huì )變得混亂。尤其是現在這個(gè)組織已經(jīng)變得這么大，我感到責任重大。我非常偏執。我們有一個(gè)成功的提議嗎？我們能搞定這件事嗎？” Van den Brink 最終確信高數值孔徑是正確的前進(jìn)方向，并贏(yíng)得了懷疑論者的支持。 但他忽略了一件事�！霸谖业陌谅�，我認為客戶(hù)們會(huì )排隊，但這確實(shí)不容易�！� 2018 年 4 月左右，一切就緒。EUV 在大批量生產(chǎn)中蓄勢待發(fā)，不久之后，第一批High NA 系統訂單接踵而至。從那時(shí)起，另一個(gè)過(guò)渡期的準備工作總體上相當順利。這位首席技術(shù)官透露，這比以前的任何光刻轉換都“容易得多”。 “為什么？首先，我們現在對 EUV 光子的作用有了很好的了解。今天，我們仍然在短波系統的穩定性方面存在問(wèn)題，并且生產(chǎn)力沒(méi)有達到標準。但我們需要理解和清理的主要物理問(wèn)題——基本上已經(jīng)被我們拋在腦后了�！� 此外，在任何光刻轉換中，ASML 都需要依賴(lài)外部的創(chuàng )新�！肮饪棠z發(fā)生變化，掩模發(fā)生變化，你會(huì )得到新類(lèi)型的缺陷。這些東西都會(huì )影響基礎設施。對于High NA，基礎設施的變化相對來(lái)說(shuō)微不足道。因此所涉及的風(fēng)險要低得多�！� 絕望 Van den Brink 表示，到目前為止，開(kāi)發(fā)High NA 技術(shù)的最大挑戰是為 EUV 光學(xué)器件構建計量工具。High NA 反射鏡的尺寸是其前身的兩倍，需要將其平整度控制在20 皮米內。這需要在一個(gè)“可以容納半個(gè)公司”的真空容器中進(jìn)行驗證。 “構建這個(gè)工具的問(wèn)題是你不能確定它是否足夠準確。你可以做各種各樣的測試來(lái)提供一些保證，但你永遠不能完全確定。這就是我們現在所處的階段。我們認為它有效，但要等到明年我們拿到第一支鏡頭，真相才會(huì )浮出水面�！� 如果鏡頭不符合規格，我們將采取緊急程序�！拔覀冇袀溆糜媱�。如果它不起作用，我們有足夠的自由度來(lái)修復它。我們可以在一定范圍內重新拋光表面并在必要時(shí)更換單個(gè)鏡子�！� 一個(gè) EUV 鏡頭由幾個(gè)反射鏡組成——確切的數量是商業(yè)機密。 最后，van den Brink不想低估一個(gè)比典型公交巴士更大的系統的復雜性�！斑@是一個(gè)怪物。過(guò)去，一臺光刻機需要幾百千瓦。 對于 EUV，它是 1.5 兆瓦（megawatts），主要是因為光源。我們?yōu)镠igh NA 使用相同的光源，但需要額外的 0.5 兆瓦。我們使用水冷銅線(xiàn)為其供電，并因此推動(dòng)了很多工程的進(jìn)步�！� 盡管如此，Van den Brink 并沒(méi)有看到任何阻礙，盡管供應鏈問(wèn)題使日程表變得模糊不清�！皶r(shí)機有點(diǎn)問(wèn)題。High NA機器包含我們在生產(chǎn)系統中使用的相當多的組件，今天的meal優(yōu)先于明天的meal。就時(shí)間而言，這仍然是一個(gè)危機項目，但我相信到明年年底我們會(huì )走得很遠�！� 第一個(gè)系統將留在 Veldhoven，ASML 和 Imec 已經(jīng)在那里建立了一個(gè)聯(lián)合High NA 研究實(shí)驗室。我們計劃2024年讓客戶(hù)擁有自己的機器進(jìn)行研發(fā)，次年將交付第一批大批量制造工具。 這將在很大程度上免除 ASML 的客戶(hù)因 EUV 開(kāi)發(fā)延遲而造成的困難時(shí)期。 “他們越來(lái)越絕望，就這么簡(jiǎn)單，”van den Brink在 2017 年表示，他指的是他的客戶(hù)宣布將 EUV 投入生產(chǎn)。必須使用兩個(gè)或更多 193 納米（浸沒(méi)）曝光步驟進(jìn)行圖案化的芯片層數量越來(lái)越多，以至于半導體制造商繼續使用 EUV 光刻機，盡管它們當時(shí)其生產(chǎn)力并不高。 盡管在 EUV 中已經(jīng)使用了多重圖案——順便說(shuō)一句，并非出于光刻的需要——但在這種不舒服的情況出現之前，預計可生產(chǎn)的High NA 光刻機就會(huì )出現�！翱蛻�(hù)并不絕望。但是，公平地說(shuō)，如果High NA 現在準備好了，他們就會(huì )使用它�！� 一切都值得 除了讓High NA EUV光刻機盡快推出，ASML 目前的首要任務(wù)是繼續降低 EUV 和High NA 圖案化的成本。Van den Brink 認為，這還需要十年的努力。 “只要性能還沒(méi)有達到 193 納米光刻的水平，就有很大的改進(jìn)空間。我們仍然可以在轉變獲得很多收益，例如，可能是兩倍。而且我們還沒(méi)有從光學(xué)中擠出每一納米的分辨率。使用 193 納米光刻機，由于照明系統的操作，我們處于極限。EUV 光刻機還沒(méi)有同樣的復雜程度�！� ASML 還將繼續專(zhuān)注于整體光刻技術(shù)。這套計量和計算技術(shù)使芯片制造商能夠對其制造過(guò)程保持嚴格的控制。這降低了缺陷率，就像提高生產(chǎn)力一樣，降低了成本。 然而，半導體界迫切想知道的是，高數值孔徑是否會(huì )獲得繼任者。ASML 的技術(shù)副總裁 Jos Benschop 已在去年的 SPIE 高級光刻會(huì )議上透露，可能的替代方案，即降低波長(cháng)不是一種選擇。這與角度有關(guān)：EUV 反射鏡反射光的效率很大程度上取決于入射角。波長(cháng)的降低會(huì )改變角度范圍，使得透鏡必須變得太大而無(wú)法補償。 這種現象也會(huì )隨著(zhù)鏡頭孔徑（numerical aperture，NA）的增加而出現。那么NA是否有可能再次增加？van den Brink證實(shí)，ASML 正在研究此事。 但是，就個(gè)人而言，他不相信 hyper-NA 會(huì )被證明是可行的�！拔覀冋谘芯克�，但這并不意味著(zhù)它會(huì )投入生產(chǎn)。多年來(lái)，我一直懷疑 high-NA 將是最后一個(gè) NA，這種信念沒(méi)有改變�！� 對于“標準”EUV，NA 是 0.33，對于High NA，它是 0.55，對于hyper-NA，它會(huì )“高于 0.7，也許是 0.75。理論上是可以做到的。從技術(shù)上講，這是可以做到的。但是更大的鏡頭市場(chǎng)還有多少空間呢？我們甚至可以出售這些系統嗎？ 我對High NA 偏執，我對hyper-NA更加偏執。如果hyper-NA的成本增長(cháng)得像我們在High NA 中看到的那樣快，那么它在經(jīng)濟上幾乎是不可行的。盡管這本身也是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。而這正是我們正在研究的�！� 因此，hyper-NA 研究計劃的主要目標是提出智能解決方案，使技術(shù)在成本和可制造性方面保持可控。 Van den Brink 不想建造更大的怪物，他說(shuō)，他指著(zhù)他收藏的計量容器的微型版本，但也提到了鏡頭等光刻機組件�！拔覀冋噲D在制造和設計方面做出根本性的改變，以確保如果我們要這樣做，它在經(jīng)濟上是可行的�！� “所以這與我們的High NA 方法大相徑庭。我們將確保實(shí)現高數值孔徑。對于超 NA，我們承認可能存在無(wú)法克服的成本限制，至少因為晶體管縮小速度正在放緩。 由于系統集成，繼續開(kāi)發(fā)新一代芯片仍然是值得的——這是個(gè)好消息。但在這一點(diǎn)上，問(wèn)題變得非�，F實(shí)：哪些芯片結構太小而無(wú)法經(jīng)濟地制造？” |
