繞過EUV技術改用奈米印刷 日本佳能開賣5nm晶片製造設備

日系光刻機大廠佳能（Canon）近日通過新聞稿宣佈，已經開始銷售基於「奈米印刷」（Nanoprinted lithography）技術的晶片生產設備 FPA-1200NZ2C，這是不同於複雜的EUV光刻技術的晶片生產技術，可以用來製造5nm晶片。

據《芯智訊》報導，在半導體製程技術進入5nm節點之後，EUV光刻機已經成為了不可或缺的關鍵設備。但是，因為EUV光刻機造價高昂，而且僅荷蘭ASML一家產生能夠供應，產能有限，也使得晶片的生產成本大幅升高。

為此，從2017 年開始，半導體設備廠佳能就與存儲晶片日本大廠鎧俠，以及光罩等半導體零件製造商大日本印刷株式會社（DNP）合作，在日本三重縣四日市的鎧俠工廠內研發基於奈米壓印(NIL) 的量產技術，目前已發展至可以不使用EUV光刻機，就能使製程技術推進到5nm。

佳能表示，這套生產設備的工作原理和行業領導者ASML的光刻機不同，其並不利用光學圖像投影的原理將積體電路的微觀結構轉移到矽晶圓上，而是更類似於印刷技術，直接通過壓印形成圖案。

相較於目前已商用化的EUV光刻技術，鎧俠在2021年就曾表示，NIL 技術可大幅減少耗能，並降低設備成本。原因在於NIL 技術的微影製程較為單純，耗電量可壓低至EUV 技術的10%，並讓設備投資降低至僅有EUV 設備的40%。目前，EUV光刻機只有荷蘭ASML一家能夠生產供應，不但價格高，而且需要許多檢測設備的配合。

報導說，雖然NIL技術有許多優點，但現階段在導入量產上仍有不少問題有待解決，其中包括更容易因空氣中的細微塵埃的影響而形成瑕疵。鎧俠表示，NAND快閃記憶體元件因為採取3D 立體堆疊結構，更容易適應NIL技術製程。目前已解決NIL的基本技術問題，正在進行量產技術的推進工作，希望能較其他競爭對手率先引入到NAND 生產中。一旦鎧俠成功引入NIL 技術並實現量產，有望彌補在設備投資競賽中的不利局面，又能符合減少碳排放的需求。

根據大日本印刷的說法，NIL 量產技術電路微縮程度可達5nm節點，該公司從2021 年春天開始，就已經在根據設備的規格值進行內部的類比模擬，而從半導體製造商對NIL 量產技術詢問度的增加，顯示不少廠商對此一技術寄予厚望。

但是，鎧俠在對NIL技術進行測試之後，遭到了潛在客戶提出的投訴，認為產品缺陷率較高，最後並未實際應用。作為關鍵的設備提供商，未來佳能在推動NIL技術量產NAND的同時，也致力於將NIL 量產技術廣泛的應用於製造DRAM 及PC 用的CPU 等邏輯晶片的設備上，以在未來供應多的半導體製造商，也希望能應用于手機應用處理器等最先進製程上。

此次佳能發佈的這套設備可以應用于最小14平方毫米的矽晶圓，從而可以生產相當於5nm工藝的晶片。佳能表示會繼續改進和發展這套系統，未來有望用於生產 2nm 晶片。

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