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EUV光刻,最终胜出!
来源:半导体行业观察 | 作者:李晨光 | 发布时间: 2022-08-26 | 1318 次浏览 | 分享到:

尼康的衰落,始于157nm光源干刻法与193nm光源湿刻法的技术之争。也正是这次冒险的赌注,ASML彻底摆脱了以往的窘境。与此同时,英特尔倒向ASML使得尼康失去了挑战摩尔定律的勇气。凭借浸入式光刻技术,ASML于2007年以60%的市占率超越尼康,成为光刻市场的领导者。


对157nm来讲,2003年是个铭记于心的年份,5月份英特尔公司突然宣布放弃157nm技术,将继续使用193nm浸入式光刻技术进行65nm及45nm的制程,并继续拓展193nm浸入式光刻技术,使之能够适应更深层次的工艺需求,同时计划采用极紫外光(EUV)来制作22nm以下的制程。


英特尔的此举尤如重量级炸弹一样,因为实则上将157nm技术跳了过去。众所周知,彼时的英特尔是全球光刻设备最大的买主,其任何动作都将在全球半导体业界引起极大反响。而不采购157nm光刻相关设备,则意味着英特尔放弃了这个被称为传统意义上光学极限的光刻技术。

ITRS 2005路线图实际上已经把157nm光刻技术抛弃(图源:中关村在线)


到2010年,193nm液浸式光刻系统已能实现32nm制程产品,并在20nm以下节点发挥重要作用,浸没式光刻技术凭借展现出巨大优势,成为EUV之前能力最强且最成熟的技术。


光刻技术分水岭

(图源:西南电子)


作为ASML遇到的第一个“贵人”。台积电在技术、人才、资金方面给了ASML很大帮助。凭借台积电的“浸入式光刻技术”方案,ASML将光源波长一举从193nm缩短到134nm。此后,ASML开启了快速蚕食光刻机市场的时代。


EUV光刻渐成主流


在业界寻求突破193nm光刻瓶颈时,EUV也是其中一个方向,然而受限于当时的技术水平,这项技术一直没能实现。从1997年成立到2003年解散,EUV LLC联盟集中全产业链之力,推进了EUV光刻技术的研究进程。


在22nm节点之后,DUV已经很难再继续优化了。在研究了1990年代的几种预期技术之后,半导体行业逐渐达成共识,极紫外(EUV)波长的光刻技术是最好的前进之路,成为近年来英特尔、台积电、三星等芯片公司追捧的新宠。


由于157nm波长的光线不能穿透纯净水,无法和浸入技术结合。因此,准分子激光光源只发展到了ArF。通过浸没式光刻和双重光刻等工艺,第四代ArF光刻机最高可以实现22nm制程的芯片生产,但是在摩尔定律的推动下,半导体产业对于芯片制程的需求已经发展到 14nm、10nm,甚至7nm,ArF光刻机已无法满足这一需求,半导体产业将希望寄予第五代EUV光刻机。