半导体押宝EUV ASML突破瓶颈 预计2018年可用于量产

　　摩尔定律(Moore’s Law)自1970年代左右问世以来，全球半导体产业均能朝此一定律规则前进发展，过去数十年来包括光微影技术(Photolithography)等一系列制程技术持续的突破，才得以让半导体产业能依照摩尔定律演进，进而带动全球科技产业研发持续前进。

　　但为延续产业良性发展，光是依赖于传统微影技术仍不够，因此芯片制造商也正在苦思试图进行一次重大且最具挑战的变革，即发展所谓的“极紫外光”(EUV)微影技术，该技术也成为台积电、英特尔(Intel)等晶圆代工及芯片大厂追捧的新宠，未来是否能以EUV技术拯救摩尔定律，值得持续观察。

　　先进芯片厂正寻求将EUV设备导入自有生产线

　　根据IEEE报导，随着时代演进，芯片制造商如今更加看重EUV微影技术的重要性，但EUV与当前半导体微影扫描机台的紫外线光不同，EUV无法在空气中传递，也无法透过传统镜子或透镜聚焦，且EUV光线也难以生成。如果要能创造出一个具足够亮度及可靠度，且能在生产线中几乎一天24小时、一年365天的不停运转的EUV设备系统，将会是一项庞大工程挑战。

　　不过即使过去多年来EUV技术发展面临不断的失败及外界质疑，但在业界努力下，如今EUV技术发展逐渐达到商用化地步，如荷兰微影设备制造商ASML似乎已克服万难，即将开始商用化生产自有EUV微影设备。

　　目前ASML已正在出货EUV微影扫描机(EUV Scanner)，这些设备预计自2018年起将准备量产先进微处理器及存储器。全球最先进的芯片制造商目前正在努力思考何时及如何将这些设备导入自有生产线中。不过这将是一项很大的冒险，因现阶段摩尔定律正面临巨大挑战，没有人可以确定全球半导体产业未来5~10年的发展样貌会是如何，也不知道后摩尔定律时代下的全球半导体产业会是何种发展光景。

　　ASML率先突破　决心开发EUV技术

　　光微影技术发展至1990年代后期，ASML与几家合作业者开始从事EUV微影技术的研发工作，当时业界都在就可预见的摩尔定律将面临终点的问题进行技术突破，寻找各种不同的制程技术，其中EUV就是较特别的一项技术。

　　ASML旗下EUV研究人员从一开始也坚信将能开发出这项技术，并能成为芯片制造商最经济的选择，因此不到10年时间ASML便决定打造EUV原型样式机，以让其他研究人员也能测试这项技术。不过EUV技术在发展上并非那么容易，让ASML旗下EUV研究人员面临许多开发上的难题，例如如何让射线弯曲即为一大技术课题。

　　ASML发展至今，其EUV微影设备的一个EUV光束基于内部构造设计的限制，仅不到2%光线会留存，但若到达晶圆端的光线愈少，就会增加晶圆必须留在EUV微影设备内曝光的时间，因此若要让EUV技术能达商用化量产阶段，将需要比现有微影制程在成本上更具优势。因此为弥补EUV微影设备内因镜面反射导致的光线耗损，将必须提供非常明亮的射线光源才行，但这对工程师来说将是一大挑战。

　　多年尝试　最终克服光线亮度提升挑战

　　多年来业界在提升设射线光源的技术进展很缓慢，光线亮度的提升一直不如预期，直到2011年美国领导级光源开发商Cymer才成功开发出可持续提供11W的光源。ASML负责EUV产品行销的Hans Meiling表示，该公司可能低估了这项技术的难度。最终ASML为了加速技术发展进程，在2013年以31亿欧元(约33.4亿美元)收购Cymer。

　　Cymer以名为“雷射光束激发电浆”(Laser-Produced Plasma)法生产EUV光源，初期这项技术被认为不可思议，但Cymer日后确实逐步开发出此一新方法。受惠于Cymer的新方法，ASML在2016年上半曾表示，该公司实验阶段的光源功率已达200W。

　　除了Cymer外，另一家光源开发商Gigaphoton据称在该技术上也取得大幅进步，在此情况下或许业界期待已久的250W光源不再看似遥不可及。即使如此，EUV微影技术能否实际投入商用化阶段，仍必须取决于ASML芯片制造客户的实验室及晶圆厂的导入。