全球最大的半导体设备制造商——美国应用材料公司（AMAT）开发的新设备颇受瞩目。在决定半导体电路性能的曝光工序中，该设备结合使用超精细极紫外光刻（EUV）技术，节省了制造时间和费用。在半导体制造难度上升，设备投资和电力消耗不断增大的背景下，该公司通过能降低成本的设备来满足客户的需求。
AMAT新推出的电路图案制造设备
AMAT于2023年2月推出了一款名为“Centura Sculpta”的设备。该公司强调表示“这是电路图案化技术的一次重大突破，是划时代的创新”。使用该设备可以减少制造尖端半导体必不可少的设备——荷兰ASML（阿斯麦）制造的EUV（极紫外光刻）曝光设备的使用次数。
EUV是用于半导体前端工序中最重要的曝光设备。EUV技术被认为是绘制用于智能手机和高性能计算机等尖端数字设备的超细电路所不可缺少的。然而，仅通过EUV单次曝光并不能绘制出最尖端的5纳米（十亿分之一米）或3纳米的电路。
EUV的分辨率也有限，为了绘制更精细的电路，通常采取被称为“EUV double patterning”的“双重曝光”技术。即制作2张相当于电路图案底片的“光掩模”，并在晶圆上形成电路膜。虽然这样做可以绘制出精细的电路，但随着设计复杂性的增加，掩模制作和曝光等工序数量也都增多，制造成本也随之增加。
AMAT的新设备可以取代第二次EUV曝光，而且利用了革新性技术——等离子体离子束。首先按惯例通过EUV曝光制作电路图案。然后，针对电路图案通过斜向照射等离子体离子束切削出形状。该设备可根据客户要求向任意方向延伸开孔和布线，实现了与双重图案化工艺同等的精细水平。
AMAT日本法人的技术本部长松永范昭充满自信地表示：“该设备有望在费用、时间和电力等方面降低成本”。由于只需要一次EUV 曝光，所以无需使用两张掩模，仅一张即可。双重图案化工艺需要的成膜、移除、清洗、测量等工序，新设备都可替代。
EUV曝光设备是半导体制造设备中最为昂贵的，1台价格就超过200亿日元。AMAT表示新设备的价格将远远低于EUV，因此设备本身的价格竞争力很强。
该设备还可用于制造相当于电脑和智能手机大脑的逻辑半导体。据悉美国英特尔和韩国三星电子已将其用于量产。
AMAT日本法人的中尾均社长表示：“拘泥于现有半导体制造方法的客户逐渐减少，寻求新的解决方案的呼声不断高涨。这也是制造难度上升的体现”。新设备是与客户共同开发的，历时六年终于完成。“我们将针对技术课题和成本等客户的痛点逐个提出解决方案”。
在日本政府的主导下，力争实现2纳米逻辑半导体量产的日本Rapidus公司于今年4月，与总部位于比利时的半导体研究开发机构“imec”达成了合作开发曝光技术的协议。imec在EUV曝光技术方面积累了大量专业经验及知识，Rapidus也将引进EUV，挑战超高难度的制造。
目前值得使用最新设备制造尖端逻辑半导体工厂仅限于台湾、韩国和美国，日本还不存在。Rapidus计划在北海道建设的工厂有可能成为日本最先引进新设备的工厂。
日文：松浦奈美、《日经产业新闻》、2023/5/10
中文：JST客观日本编辑部
