一名員工在無塵室內研究蔡司半導體全新High-NA-EUV技術
High-NA-EUV微影技術

更多光線確保更多細節 EUV技術的下一步:High-NA-EUV微影技術

明日的半導體生產技術

蔡司半導體製造科技(SMT)、其策略合作夥伴艾司摩爾和其他合作夥伴實現EUV微影的技術性躍進,這將延續摩爾定律到2030年,並為在晶片上裝載更多電晶體奠定基礎。自2026年開始,蔡司半導體將透過進一步發展High-NA-EUV微影技術協助半導體產業生產下一代晶片-支持摩爾定律延續到2030年以後。用於自動駕駛、人工智慧及日常生活的數位化。

極紫外光、極細

EUV微影技術使用波長13.5奈米的極紫外光,將精細結構成像在晶圓上。蔡司半導體的光學鏡片收集這些光線,並確保光罩投影到晶圓上。這是為全球數位化製造更強大晶片的方式,讓未來科技和創新得以實現。

越來越大,也越來越小

隨著投影結構使用更大角度範圍的光線,這表示EUV光學系統也勢必越來越大。這個原理在攝影鏡頭或天文望遠鏡領域已為人熟知-半導體製造領域也有類似的方式。數值孔徑(NA)是角度範圍的關鍵參數,收集光線的角度越大,顯示的細節越精細。

數值孔徑越大,系統尺寸越大

現有EUV微影技術使用的數值孔徑為0.33,High-NA-EUV微影技術的數值孔徑為0.55。由於數值孔徑變大,照明系統和投影光學元件也必須大幅加大,蔡司半導體和其策略合作夥伴艾司摩爾以及合作網絡內超過1,200個合作夥伴共同面對這一項挑戰。

蔡司半導體員工站在無塵室內High-NA-EUV機台的鏡片前方

曝光範圍越大,電晶體越多

High-NA-EUV微影技術-名稱說明一切:0.55的數值孔徑遠大於EUV微影技術使用的0.33。這也推升了照明系統和投影光學元件的突破:光源(包括全世界最強大的脈衝式工業雷射)維持不變;High-NA-EUV微影技術使用的照明系統重量約6噸-是以往的4倍。High-NA-EUV微影技術使用超過40,000個投影光學元件,重量約12噸,確保高精度聚焦-體積和重量是既有EUV微影技術的7倍。

Peter Kürz博士的照片

High-NA-EUV微影技術使用的鏡片在尺寸和精密度上都是獨一無二,為此我們開發了全新的系統設計。

Peter Kürz博士 蔡司半導體High-NA-EUV微影技術業務領域主管

High-NA-EUV微影技術總覽

High-NA-EUV系統及其元件概覽

更小、更強大、更節能

使用High-NA-EUV微影技術,晶片上可實現小於10奈米的光學解析度-相較於現行的EUV,同樣面積可容納三倍的結構。蔡司半導體已著手研究更精細結構的技術-讓全球晶片製造商能生產更小、更強大、更節能的晶片。

蔡司半導體無塵室內的鏡片

全世界最精密的鏡片模組

以原子級精密度製造,由超過一百層鍍膜構成。該鏡片模組是High-NA-EUV技術的核心,尺寸遠大於現行的EUV微影鏡組-且製造時間約需一年。

蔡司半導體量測與無塵室真空室入口

重達150噸的絕對精準度

我們來做一個想像實驗:如果要將High-NA-EUV微影鏡片放大到德國的面積大小,量測技術就必須能夠精確測量到100微米。這種精確到比原子還精細的量測技術直到現在才出現。所以蔡司半導體與其策略合作夥伴艾司摩爾在開發High-NA-EUV微影技術的同時,也開發了這種量測技術以驗證所生產的鏡片品質。

Thomas Stammler博士的照片

High-NA-EUV微影鏡片量測技術是蔡司有史以來最複雜的機台。這全要感謝我們與策略合作夥伴艾司摩爾以及合作夥伴網絡的共同努力。

Thomas Stammler博士 蔡司半導體技術長
兩名員工站在蔡司半導體無塵室的真空室內High-NA-EUV微影量測機台前

比原子還精細的量測技術

High-NA-EUV微影鏡片是在直徑5公尺的真空室內量測-要達到必要的測量精準度,必須付出巨大的努力。這個量測裝置的重量約150噸,設在5x10公尺大小的真空室內。High-NA-EUV微影鏡片大約是現有EUV鏡片的兩倍大,十倍重。製程中,鏡片表面必須以比原子還精細的精準度測量數次。

所有參與者在蔡司半導體交付投影光學元件時合影

成千上萬的人推動摩爾定律持續向前

蔡司半導體目前有8,500多名員工,其中約2,000人負責High-NA-EUV微影技術。下一代技術躍進是蔡司半導體、策略合作夥伴艾司摩爾和超過1,200個合作夥伴的團隊努力成果,EUV微影技術是經過30多年研發,蔡司半導體和艾司摩爾投入數十億歐元以及德國聯邦政府和歐盟技術主權資助的成果,這項未來科技擁有超過2,000個蔡司專利。

High-NA-EUV技術亮點

蔡司半導體High-NA-EUV技術光學元件:德國未銷售
  • High-NA-EUV微影技術的照明系統產品圖片

    照明系統

    EUV光源會被所有材料吸收-包括空氣。因此,High-NA-EUV微影光學元件由反射鏡面組成並且在真空中操作,以極高穩定性固定鏡片位置的機電設計以及光學系統的整合需要全新的概念。High-NA-EUV微影技術的照明系統是由超過25,000個元件所組成,重量超過6噸。

  • High-NA-EUV投影光學元件產品圖片。

    投影光學元件

    投影光學元件是由超過40,000個元件組成,重量達12噸,可進行高精度聚焦-體積和重量是既有EUV微影技術的7倍。High-NA-EUV微影技術的解析度更好,可裝載的電晶體數量是目前晶片的三倍。

  • 蔡司半導體無塵室內的量測技術真空室

    量測

    High-NA-EUV微影光學元件具有較大的數值孔徑,所需鏡片的表面也比較大、曲度更極端,因此也需要更高的精準度。蔡司半導體為其主要針對生產High-NA-EUV微影光學元件所開發的量測機台奠定全新的量測標準。

FAQ

  • High-NA-EUV微影技術是EUV微影技術的進一步發展。較高的數值孔徑能讓小於10奈米的結構成像在晶片上。因此,摩爾定律將持續到2030年以後。

  • High-NA-EUV微影技術是EUV微影技術程序的進一步發展。High-NA-EUV微影技術的數值孔徑(NA)為0.55,遠大於前一代EUV的0.33,因此有更寬角度範圍的光線可用於成像。High-NA-EUV微影技術可成像在晶片上的結構高達三倍。然而,數值孔徑越大也表示投影光學元件和照明系統也要遠大於既有的極紫外光系統。

     

  • 目前有一家晶片製造商計畫從2025年開始在連續製程中使用配備High-NA-EUV微影技術的機台。艾司摩爾是全球唯一的EUV微影機製造商。蔡司半導體是艾司摩爾的策略合作夥伴,獨家為這些機台提供光學元件。

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