深度|ASML “鐵三角”組合讓光刻巨頭擁有底氣

2022-10-28 09:57:43

在談到ASML時(shí),大家的第一印象是這是一家領(lǐng)先的光刻機供應商。

誠然,在媒體過(guò)去多年的科普下,大家對這家荷蘭半導體設備制造商有了廣泛的了解。光刻機對信息時(shí)代發(fā)展起到的舉足輕重的作用,也讓大家更聚焦于A(yíng)SML的光刻巨頭地位。

但其實(shí)ASML不只有光刻機。為了實(shí)現芯片的高精度和高良率生產(chǎn),除了光刻機臺之外,計算光刻和量測也非常重要,這也正是ASML長(cháng)久以來(lái)的專(zhuān)注。

正是這個(gè)“鐵三角”組合的全方位光刻解決方案,讓光刻巨頭擁有了直面芯片制造未來(lái)需求的底氣。

廣為人知的光刻機

首先,我們來(lái)談一下ASML最廣為人知的光刻機。要了解光刻機的重要性,就先要明白芯片制造的流程。

據相關(guān)資料顯示,一顆芯片從設計到量產(chǎn)可能需要幾個(gè)月的時(shí)間,涉及的工序也多達幾百個(gè)。在這個(gè)過(guò)程中,光刻機的作用就是在晶圓上“刻”出不同的圖案。這些縱向連接的圖案層數最高甚至超過(guò)一百層,這就讓參與“刻”的光刻機的精度變得無(wú)比重要。

為了在晶圓上刻下線(xiàn)寬越來(lái)越小的電路,ASML在過(guò)去幾十年的發(fā)展里一直在挑戰瑞利判據的極限——降低入射光源的波長(cháng),提高數值孔徑。這也推動(dòng)他們從g-line光刻機走到了DUV光刻機,再到現在的EUV光刻機時(shí)代。

在這個(gè)過(guò)程中,ASML與合作伙伴攜手,屢屢突破常規,例如浸潤式光刻機的橫空出世、雙晶圓工作平臺操作系統TWINSCAN的推陳出新。他們在光刻機臺上的諸多創(chuàng )新,都是為了能夠“刻”出更細線(xiàn)寬的芯片,同時(shí)還為了保證其產(chǎn)能,以降低芯片的制造成本。

值得一提的是,其中DUV(深紫外線(xiàn))系統是業(yè)界的“主力軍”,能提供浸潤式光刻和干式光刻解決方案,幫助制造不同半導體節點(diǎn)和技術(shù)的芯片。同時(shí),ASML也正在通過(guò)與中國客戶(hù)合作,不斷擴大該設備的制造能力。

良率“守護神”:計算光刻

對于芯片設備供應商來(lái)說(shuō),能夠制造出芯片是重要的一步,但如何能更快、更好地制造出芯片,是決定一個(gè)設備能否被產(chǎn)業(yè)認可的關(guān)鍵,這也是ASML一直所追逐的目標。不僅如此,這也是其在專(zhuān)注光刻機臺的同時(shí),還在同步推動(dòng)計算光刻和量測技術(shù)的原因。

所謂計算光刻,也屬于EDA的一部分,具體而言就是通過(guò)計算機模擬、仿真光刻中的光學(xué)和化學(xué)過(guò)程,預測晶圓上的曝光圖形,在半導體制程的開(kāi)發(fā)階段提供光源優(yōu)化、掩模版圖形修正、缺陷的預判和修正方案分析,通過(guò)增大芯片制造工藝窗口從而提高產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率。

當芯片的關(guān)鍵尺寸小于光源波長(cháng)的時(shí)候,需要復雜的掩模版,沒(méi)有計算光刻很難實(shí)現這樣復雜的掩模版設計??梢哉f(shuō),沒(méi)有計算光刻就沒(méi)有最先進(jìn)的芯片制造。ASML在計算光刻方面聚焦于開(kāi)發(fā)能準確預測芯片圖形轉移過(guò)程的計算光刻模型以及基于模型提供最優(yōu)的光源優(yōu)化和掩模版圖形修正解決方案。

據了解,當今的先進(jìn)芯片有數十億甚至數百億的晶體管,所以由此產(chǎn)生的仿真模型的計算量很快就會(huì )已經(jīng)變得非常龐大。但得益于A(yíng)SML在過(guò)去積累的豐富的數據和經(jīng)驗,再疊加公司在機器學(xué)習工具方面的投入,ASML的計算光刻軟件在面對眾多問(wèn)題時(shí)都能巧妙地找到解決方案。

值得一提的是,ASML在國內建設了一支實(shí)力過(guò)硬的計算光刻軟件團隊,公司還在持續加大該業(yè)務(wù)在中國的投入——新建武漢研發(fā)中心以及擴建接近20年歷史的深圳研發(fā)中心,以研發(fā)適合中國市場(chǎng)的新版計算光刻產(chǎn)品。

此舉旨在實(shí)現行業(yè)領(lǐng)先的產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率,為中國客戶(hù)提供更好的服務(wù),助力中國半導體發(fā)展。

芯片“品控師”:計量與檢測

和計算光刻一樣,計量與檢測也是ASML為保證芯片良率而做的投入之一。

熟悉現代芯片制造流程的讀者應該知道,芯片制造商在使用光刻機生產(chǎn)芯片的時(shí)候,會(huì )首先讓電路圖像在晶圓上成像,然后借助先進(jìn)的量測系統和軟件來(lái)檢驗這些圖案,以提高芯片生產(chǎn)的精度與良率,同時(shí)幫助客戶(hù)為后續的制程開(kāi)發(fā)做好準備。

作為全球最大的光刻機供應商,ASML在提供這類(lèi)型的產(chǎn)品上也有先天的優(yōu)勢。他們的系統正是在這個(gè)背景下誕生的。

ASML主要通過(guò)兩種方式檢驗光刻成像的質(zhì)量:基于衍射的光學(xué)量測和電子束量測。其中,光學(xué)量測是基于從晶圓的反射光線(xiàn)的衍射效應,而電子束量測則通過(guò)觀(guān)察電子與晶圓接觸時(shí)的散射情況實(shí)現。

他們在這兩個(gè)方面都有布局。

ASML的YieldStar光學(xué)量測解決方案是重要的在線(xiàn)晶圓量測工具,能夠快速、準確地量測晶圓上的圖形質(zhì)量。

此外,ASML電子束量測產(chǎn)品則可通過(guò)電子束量測和大規模量測幫助客戶(hù)確定技術(shù)路線(xiàn)圖,包括廣受應用的單束檢測系統,可幫助客戶(hù)在數百萬(wàn)印制圖形中定位和分析某個(gè)芯片缺陷;

高分辨率電子束量測系統eP5可提供1納米分辨率和大視場(chǎng),大量量測應用場(chǎng)景下速度是現有技術(shù)的10倍以上;

以及Multibeam多電子束系統綜合利用ASML光刻機臺、ASML計算光刻和ASML電子束量測的核心技術(shù),可實(shí)現電子束分辨率以及量產(chǎn)檢測所需的吞吐率。

由此可見(jiàn),ASML并不僅僅是一家光刻機供應商,而是一個(gè)擁有“鐵三角”全方位光刻解決方案的供應商,能幫助芯片制造商推動(dòng)芯片微縮、提高良率和產(chǎn)能。

為了幫助大家了解“鐵三角”的原理和“光”在芯片制造里面的意義,ASML特意打造了“追光訓練營(yíng)”,在向大家展現全方位光刻解決方案實(shí)力的同時(shí),讓大家可以深入體驗,共同感受“光”的魔力。

標簽: 讓光刻巨頭擁有底氣 芯片制造未來(lái)需求的底氣 高精度和高良率生產(chǎn)

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