全球最大的半導體設備製造商——美國應用材料公司（AMAT）開發的新設備頗受矚目。在決定半導體電路性能的曝光工序中，該設備結合使用超精細極紫外光刻（EUV）技術，節省了製造時間和費用。在半導體製造難度擧升，設備投資和電力消耗不斷增大的背景下，該公司透過能降低成本的設備來滿足客戶的需求。
AMAT新推出的電路圖案製造設備
AMAT於2023年2月推出了一款名爲「Centura Sculpta」的設備。該公司強調錶示「這是電路圖案化技術的一次重大突破，是劃時代的創新」。使用該設備可以減量製造尖端半導體必不可少的設備——荷蘭ASML（阿斯小麥）製造的EUV（極紫外光刻）曝光設備的使用次數。
EUV是用於半導體前端工序中最重要的曝光設備。EUV技術被認爲是轉列用於智慧型手機和高性能電腦等尖端數位設備的超細電路所不可缺少的。然而，僅透過EUV單次曝光並不能轉列出最尖端的5奈米（十億分之一米）或3奈米的電路。
EUV的解析度也有限，爲了轉列更精細的電路，通常採取被稱爲「EUV double patterning」的「雙重曝光」技術。即製作2張相當於電路圖案底片的「光掩模」，並在晶圓上形成電路膜。雖然這樣做可以轉列出精細的電路，但隨着設計複雜性的增加，掩模製作和曝光等工序數量也都增多，製造成本也隨之增加。
AMAT的新設備可以取代第二次EUV曝光，而且利用了革新性技術——電漿離子束。首先按慣例透過EUV曝光製作電路圖案。然後，針對電路圖案透過斜向照射電漿離子束路塹出形狀。該設備可根據客戶要求向任意方向延伸開孔和佈線，實施了與雙重圖案化工藝同等的精細水平。
AMAT日本法人的技術本部長松永範昭充滿自信地表示：「該設備有望在費用、時間和電力等方面降低成本」。由於只需要一次EUV 曝光，所以無需使用兩張掩模，僅一張即可。雙重圖案化工藝需要的成膜、移除、清洗、測量等工序，新設備都可替代。
EUV曝光設備是半導體製造設備中最爲昂貴的，1臺價格就超過200億日元。AMAT表示新設備的價格將遠遠低於EUV，因此設備本身的價格競爭力很強。
該設備還可用於製造相當於電腦和智慧型手機大腦的邏輯半導體。據悉美國英特爾和韓國三星電子已將其用於量產。
AMAT日本法人的中尾均社長表示：「拘泥於現有半導體製造方法的客戶逐漸減量，尋求新的解決方案的呼聲不斷高漲。這也是製造難度擧升的體現」。新設備是與客戶共同開發的，歷時六年終於完成。「我們將針對技術課題和成本等客戶的痛點逐個提出解決方案」。
在日本政府的主導下，力爭實施2奈米邏輯半導體量產的日本Rapidus公司於今年4月，與總部位於比利時的半導體研究開發機構「imec」達成了合作開發曝光技術的協議。imec在EUV曝光技術方面積累了大量專業經驗及知識，Rapidus也將引進EUV，挑戰超高難度的製造。
目前值得使用最新設備製造尖端邏輯半導體工廠僅限於臺灣、韓國和美國，日本還不存在。Rapidus計劃在北海道建設的工廠有可能成爲日本最先引進新設備的工廠。
日文：松浦奈美、《日經產業新聞》、2023/5/10
中文：JST客觀日本編輯部
