在談到ASML時,大家的第一印象是這是一家領先的光刻機供應商。
誠然,在媒體過去多年的科普下,大家對這家荷蘭半導體設備制造商有了廣泛的了解。光刻機對信息時代發(fā)展起到的舉足輕重的作用,也讓大家更聚焦于ASML的光刻巨頭地位。
但其實ASML不只有光刻機。為了實現(xiàn)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長久以來的專注。正是這個“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需求的底氣。
廣為人知的光刻機
首先,我們來談一下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(jù)相關資料顯示,一顆芯片從設計到量產(chǎn)可能需要幾個月的時間,涉及的工序也多達幾百個。在這個過程中,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(shù)最高甚至超過一百層,這就讓參與“刻”的光刻機的精度變得無比重要。
為了在晶圓上刻下線寬越來越小的電路,ASML在過去幾十年的發(fā)展里一直在挑戰(zhàn)瑞利判據(jù)的極限——降低入射光源的波長,提高數(shù)值孔徑。這也推動他們從g-line光刻機走到了DUV光刻機,再到現(xiàn)在的EUV光刻機時代。
在這個過程中,ASML與合作伙伴攜手,屢屢突破常規(guī),例如浸潤式光刻機的橫空出世、雙晶圓工作平臺操作系統(tǒng)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”出更細線寬的芯片,同時還為了保證其產(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)系統(tǒng)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(jié)點和技術的芯片。同時,ASML也正在通過與中國客戶合作,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說,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,是決定一個設備能否被產(chǎn)業(yè)認可的關鍵,這也是ASML一直所追逐的目標。不僅如此,這也是其在專注光刻機臺的同時,還在同步推動計算光刻和量測技術的原因。
所謂計算光刻,也屬于EDA的一部分,具體而言就是通過計算機模擬、仿真光刻中的光學和化學過程,預測晶圓上的曝光圖形,在半導體制程的開發(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。
當芯片的關鍵尺寸小于光源波長的時候,需要復雜的掩模版,沒有計算光刻很難實現(xiàn)這樣復雜的掩模版設計。可以說,沒有計算光刻就沒有最先進的芯片制造。ASML在計算光刻方面聚焦于開發(fā)能準確預測芯片圖形轉(zhuǎn)移過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(jù)了解,當今的先進芯片有數(shù)十億甚至數(shù)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已經(jīng)變得非常龐大。但得益于ASML在過去積累的豐富的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,再疊加公司在機器學習工具方面的投入,ASML的計算光刻軟件在面對眾多問題時都能巧妙地找到解決方案。
值得一提的是,ASML在國內(nèi)建設了一支實力過硬的計算光刻軟件團隊,公司還在持續(xù)加大該業(yè)務在中國的投入——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)適合中國市場的新版計算光刻產(chǎn)品。此舉旨在實現(xiàn)行業(yè)領先的產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率,為中國客戶提供更好的服務,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(xiàn)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)芯片的時候,會首先讓電路圖像在晶圓上成像,然后借助先進的量測系統(tǒng)和軟件來檢驗這些圖案,以提高芯片生產(chǎn)的精度與良率,同時幫助客戶為后續(xù)的制程開發(fā)做好準備。
作為全球最大的光刻機供應商,ASML在提供這類型的產(chǎn)品上也有先天的優(yōu)勢。他們的系統(tǒng)正是在這個背景下誕生的。
ASML主要通過兩種方式檢驗光刻成像的質(zhì)量:基于衍射的光學量測和電子束量測。其中,光學量測是基于從晶圓的反射光線的衍射效應,而電子束量測則通過觀察電子與晶圓接觸時的散射情況實現(xiàn)。
他們在這兩個方面都有布局。
ASML的YieldStar光學量測解決方案是重要的在線晶圓量測工具,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)品則可通過電子束量測和大規(guī)模量測幫助客戶確定技術路線圖,包括廣受應用的單束檢測系統(tǒng),可幫助客戶在數(shù)百萬印制圖形中定位和分析某個芯片缺陷;高分辨率電子束量測系統(tǒng)eP5可提供1納米分辨率和大視場,大量量測應用場景下速度是現(xiàn)有技術的10倍以上;以及Multibeam多電子束系統(tǒng)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,可實現(xiàn)電子束分辨率以及量產(chǎn)檢測所需的吞吐率。
由此可見,ASML并不僅僅是一家光刻機供應商,而是一個擁有“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”,在向大家展現(xiàn)全方位光刻解決方案實力的同時,讓大家可以深入體驗,共同感受“光”的魔力。