來源：半導(dǎo)體芯科技編譯

Imec的虛擬工廠支持減少光刻和蝕刻工藝步驟的碳足跡的戰(zhàn)略

在最近舉行的2023 Advanced Lithography + Patterning Conference會議上，Imec提出了對先進(jìn)集成電路制造中圖案的環(huán)境影響的定量評估。在Imec.netzero建模平臺上開發(fā)了一個虛擬工廠。由此產(chǎn)生的分析使imec及其合作伙伴能夠評估當(dāng)前的制造選擇，確定重點(diǎn)領(lǐng)域，并預(yù)測未來。在imec的物理工廠中，對影響較大的領(lǐng)域探索了環(huán)保的工藝解決方案，其中包括減少氟化蝕刻氣體，最大限度地提高EUV掃描儀的產(chǎn)量，以及減少氫氣和水的消耗。

由于先進(jìn)技術(shù)的復(fù)雜性日益增加以及晶圓生產(chǎn)總量的預(yù)計增長，預(yù)計未來十年與IC制造相關(guān)的二氧化碳排放量將翻兩番。為了應(yīng)對這種情況，先進(jìn)的半導(dǎo)體企業(yè)已承諾到 2030-2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和或凈零排放。在此背景下，Imec啟動了可持續(xù)半導(dǎo)體技術(shù)和系統(tǒng)（SSTS）計劃，匯集供應(yīng)鏈，共同實(shí)現(xiàn)芯片制造的凈零排放。SSTS的目標(biāo)之一是為行業(yè)提供一種獨(dú)特的自下而上的方法，提供具有高粒度的可操作數(shù)據(jù)，從而在工藝和流程開發(fā)期間進(jìn)行影響評估。

通過使用在SSTS計劃框架內(nèi)開發(fā)的建模平臺Imec.netzero，Imec與其合作伙伴合作，首次量化了各種邏輯技術(shù)節(jié)點(diǎn)的圖案相關(guān)工藝步驟對環(huán)境的影響?！巴ㄟ^應(yīng)用這種'虛擬晶圓廠'工具，我們證明了光刻和蝕刻共同承擔(dān)了與制造3納米邏輯晶圓相關(guān)的范圍1和范圍2排放（即分別來自自有或運(yùn)營資產(chǎn)以及購買能源的排放）的45%。使用和不使用EUV圖案化的先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)（我們的示例圖表中的N7）的比較也清楚地證明了EUV作為限制與復(fù)雜多圖案技術(shù)（10nm-7nm-5nm過渡）相關(guān)的CO2eq排放的解決方案的價值，“Imec技術(shù)團(tuán)隊的主要成員Emily Gallagher解釋道。“此外，建模工具可以量化與實(shí)際晶圓廠實(shí)驗相關(guān)的收益。例如，將EUV劑量降低10%可為每個晶圓節(jié)省約0.4千克二氧化碳當(dāng)量。這將導(dǎo)致大型晶圓廠每月節(jié)省約40噸二氧化碳當(dāng)量，相當(dāng)于從加利福尼亞州舊金山到俄勒岡州波特蘭的100個往返航班的排放量。

Imec利用其物理晶圓廠作為試點(diǎn)環(huán)境，探索高影響地區(qū)的工藝和設(shè)計方向。Emily Gallagher：“我們最近與我們的合作伙伴Edwards合作，在我們的300mm潔凈室中安裝了用于EUV光刻的氫氣回收系統(tǒng)，使我們能夠重復(fù)使用和回收~70%的氫氣。此外，我們越來越關(guān)注0.33NA和0.55NA（高NA）EUV光刻的低劑量解決方案，這一努力也有助于降低光刻成本。我們還確定了提高可持續(xù)性的蝕刻方向，目前側(cè)重于整體減少傳統(tǒng)氣體消耗。下一步，我們將與我們的合作伙伴一起量化這些擬議解決方案對整個半導(dǎo)體工藝流程的影響?！?/p>

Imec先進(jìn)圖案、工藝和材料高級副總裁Steven Scheer表示：“過去開發(fā)的圖案化工藝步驟在很大程度上促進(jìn)了半導(dǎo)體革命，要想跟上不斷提高的計算性能的需求，進(jìn)一步的進(jìn)步是必不可少的。在保持相同圖案化能力的同時制定減少二氧化碳排放的策略將是一項巨大的努力，為此我們現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了第一個里程碑。通過與設(shè)備和材料供應(yīng)商的合作，Imec.netzero內(nèi)開發(fā)的模型被不斷地進(jìn)行基準(zhǔn)測試和驗證。他們的作用對于推進(jìn)我們的SSTS計劃以及促進(jìn)實(shí)用的圖案化解決方案以減少全球半導(dǎo)體行業(yè)的碳足跡和環(huán)境影響至關(guān)重要。

“然而，我們注意到，并非所有環(huán)境影響都包含在碳當(dāng)量排放指標(biāo)中，”Steven Scheer補(bǔ)充道?！袄纾瑲怏w排放可能是有害空氣污染物（HAPS），光刻膠和增透膜（ARC）都可能含有PFAS（全氟和多氟烷基物質(zhì)）。PFAS的碳-氟鍵強(qiáng)度有助于化學(xué)放大抗蝕劑（CAR）在成熟光學(xué)和不斷發(fā)展的EUV光刻膠中具有卓越的性能特征。然而，其生物蓄積潛力已導(dǎo)致社會對消除其使用的強(qiáng)烈興趣。除了直接降低碳排放的項目外，還必須考慮消除PFAS等項目?！?/p>

審核編輯：湯梓紅