ASML開(kāi)發(fā)的下一代EUV平臺(tái)，將數(shù)值孔徑從0.33增加到0.55，將能提供比當(dāng)前的EUV平臺(tái)高70%的分辨率能力。

在最近的SPIE Advanced Lithography+Patterning Conference上，來(lái)自英特爾的Mark Phillips對(duì)0.55高數(shù)值孔徑極紫外光刻技術(shù)進(jìn)行了有見(jiàn)地的分享。Mark甚至斷言High-NA EUV的開(kāi)發(fā)進(jìn)展將支持2025年的生產(chǎn)部署。本文總結(jié)了Mark演講的亮點(diǎn)，包括對(duì)0.55NA一代之后的預(yù)測(cè)。

具有13.5nm波長(zhǎng)源的高數(shù)值孔徑系統(tǒng)將提高亞13nm半間距曝光所需的分辨率，以及更大的圖像對(duì)比度以實(shí)現(xiàn)更好的印刷線均勻性。High-NA EUV光刻的分辨率通常被稱為“13nm到8nm半間距”。

EUV技術(shù)歷史

首先回顧以下0.33 NA EUV技術(shù)的歷史。2014-2017年第一代系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期中實(shí)現(xiàn)目標(biāo)源功率和可用性的困難。晶圓成本評(píng)估反映了增加的工具成本、掩模成本和0.33NA過(guò)渡對(duì)吞吐量的影響。

Mark指出：“93i的間距分割光刻（多圖案）運(yùn)行良好。與EUV過(guò)渡相結(jié)合所需的光刻基礎(chǔ)設(shè)施尚未完全可用。轉(zhuǎn)向0.33NAEUV的令人信服的原因是間距劃分對(duì)邊緣放置誤差（EPE）的影響。帶有間距劃分的疊加對(duì)齊復(fù)雜性顯著增加。”下圖說(shuō)明了Mark提到的掩模對(duì)齊依賴關(guān)系的示例，因?yàn)槭褂昧嗽絹?lái)越多的雙圖案掩模層。

Mark表示，從成本分析的角度來(lái)看，在解決用單個(gè)0.55NA掩模替換雙圖案0.33NA層時(shí)，與早期用單個(gè)0.55NA掩模替換193i掩模時(shí)的成本權(quán)衡相比，0.55NA EUV會(huì)比0.33NA EUV更方便掩膜。

EUV基礎(chǔ)設(shè)施

EUV光刻的討論往往集中在ASML光刻機(jī)上——然而，有一組豐富而復(fù)雜的相互依賴的技術(shù)需要伴隨曝光系統(tǒng)的任何變化：

劑量敏感性、粘度、涂層均勻性與厚度、可實(shí)現(xiàn)的分辨率以及對(duì)曝光時(shí)材料內(nèi)光子/離子/電子相互作用的理解

掩?？瞻踪|(zhì)量：平整度、缺陷、熱膨脹系數(shù)

圖案掩模質(zhì)量：掩模吸收層的缺陷、反射率/消光

掩模缺陷檢測(cè)技術(shù)——分辨率和吞吐量

薄膜：透射率、均勻性、與暴露于高能照明的兼容性、薄膜貼附后缺陷檢測(cè)

Mark稱贊了光刻行業(yè)在所有這些領(lǐng)域取得的相應(yīng)進(jìn)展，并特別提到了檢測(cè)計(jì)量系統(tǒng)供應(yīng)商。他說(shuō)，“到2019年，所有0.33 NA EUV的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)都是不錯(cuò)的，盡管薄膜的傳輸、均勻性和功率彈性仍需要改進(jìn)。”

ASML的下圖說(shuō)明了防護(hù)膜透光率與晶圓產(chǎn)量之間的直接關(guān)系，目標(biāo)是在2025年實(shí)現(xiàn)“先進(jìn)的防護(hù)膜材料”，提供》94%的透光率。

0.55 High-NA轉(zhuǎn)換

Mark分享了即將到來(lái)的流程節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換的目標(biāo)：

7nm節(jié)點(diǎn)：18nmHP

5nm節(jié)點(diǎn)：13nmHP

3nm節(jié)點(diǎn)：10nmHP

然后，他回顧了0.55NA基礎(chǔ)架構(gòu)的各個(gè)方面。

EUVEXE:5000系統(tǒng)

Mark表示，對(duì)下一代EUV光刻機(jī)可用性的信心很高。這些系統(tǒng)利用了第一代NX:3000系列中的許多現(xiàn)有子系統(tǒng)。

下圖顯示了高NA EUV系統(tǒng)的新子系統(tǒng)（紫色），以及從當(dāng)前系列移植的子系統(tǒng)。

投影光學(xué)器件是一個(gè)關(guān)鍵的新模塊。蔡司和ASML之間的合作開(kāi)發(fā)進(jìn)展順利。至于必需的EUV光刻膠，Mark表示化學(xué)放大光刻膠（CAR）和金屬氧化物光刻膠仍處于積極開(kāi)發(fā)階段。Mark說(shuō)：“還有幾個(gè)優(yōu)化參數(shù)仍在評(píng)估中，包括光刻膠類型、粘度、厚度和達(dá)到目標(biāo)分辨率的能量劑量、顯影光刻膠輪廓和線邊緣均勻性。”

下圖顯示了0.55NA抗蝕劑實(shí)驗(yàn)在20nm旋轉(zhuǎn)厚度下（使用0.33NA曝光）的SEM和原子力顯微鏡輪廓結(jié)果。

Mark指出，從0.33NA工藝步驟的約37.5nm抗蝕劑厚度到0.55NA更薄的層需要詳細(xì)注意抗蝕劑粘度和旋轉(zhuǎn)工藝步驟。（較薄的抗蝕劑在抗蝕劑高度與寬度方面保持2:1的縱橫比。請(qǐng)注意，對(duì)于較高的NA光學(xué)系統(tǒng)，曝光的景深會(huì)降低，這是選擇抗蝕劑厚度時(shí)的另一個(gè)考慮因素。另請(qǐng)注意，較薄的抗蝕劑抗蝕劑會(huì)導(dǎo)致SEM圖像對(duì)比度降低，因此需要不斷開(kāi)發(fā)改進(jìn)的高通量抗蝕劑計(jì)量。）

高數(shù)值孔徑EUV掩模

0.55NA系統(tǒng)采用了獨(dú)特的創(chuàng)新光路。光場(chǎng)數(shù)值孔徑的增加需要相應(yīng)地改變掩模到晶片的曝光減少。投影光學(xué)系統(tǒng)利用各向異性縮小因子，即x維度縮小4倍，y維度縮小8倍。然而，如下圖所示，傳統(tǒng)的6英寸掩模尺寸不支持“全光罩”26mmX33mm視場(chǎng)——8X demagy范圍超過(guò)面罩高度。

因此，每個(gè)High-NA EUV層將有一個(gè)雙“半場(chǎng)”掩模曝光序列。

Mark表示0.55 NA EUV掩?；A(chǔ)設(shè)施的其余部分將充分利用為0.33 NA開(kāi)發(fā)的現(xiàn)有技術(shù)。Mark說(shuō)：“與過(guò)渡到（環(huán)柵）RibbonFET器件相關(guān)的計(jì)量挑戰(zhàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了與High-NA EUV掩模檢查和測(cè)量相關(guān)的挑戰(zhàn)?！?/p>

未來(lái)的0.7NA系統(tǒng)

在SPIE高級(jí)光刻會(huì)議上的另一次演講中，ASML和imec表示他們正在荷蘭Veldhoven建立一個(gè)High-NA EUV系統(tǒng)原型設(shè)施，將于2023年上線。該實(shí)驗(yàn)室將允許進(jìn)一步開(kāi)發(fā)抗蝕劑和實(shí)驗(yàn)室合作伙伴的方法流程。

Mark表示：“英特爾將繼續(xù)與ASML密切合作，與該實(shí)驗(yàn)室的High-NA研究人員合作。我們預(yù)計(jì)2023年底或2024年初在俄勒岡州安裝試點(diǎn)工具系統(tǒng)，并于2025年投入生產(chǎn)?！?/p>

Mark認(rèn)為下一個(gè)目標(biāo)可能是：

7NA

非整數(shù)掩?？s小光路（例如，y維度上為7.5X，x維度上為5X）

新的掩膜材料和尺寸的出現(xiàn)

Mark說(shuō)：“我們需要一種熱膨脹率極低的材料（LTEM）來(lái)制造掩模坯。我們將需要更好的吸收器。而且，我們將需要一個(gè)新的‘標(biāo)準(zhǔn)’掩膜尺寸?！毕聢D顯示了如何應(yīng)用300毫米圓形（775微米厚的基板）。

英特爾正與ASML合作，在2024年實(shí)現(xiàn)早期High-NA系統(tǒng)可用性，生產(chǎn)日期目標(biāo)為2025年。由于重用掃描儀的0.33NA經(jīng)驗(yàn)的顯著影響，這些日期的置信度相對(duì)較高子系統(tǒng)對(duì)掩模計(jì)量和檢測(cè)技術(shù)的重大成就。

Mark表示，盡管在選擇用于High-NA曝光的抗蝕劑和薄膜方面仍有重大進(jìn)展，但新掃描儀中的光學(xué)系統(tǒng)是關(guān)鍵路徑。

采用0.55NA光刻技術(shù)將實(shí)現(xiàn)亞13nm半間距關(guān)鍵尺寸，與英特爾超越18A節(jié)點(diǎn)的工藝路線圖一致。

審核編輯 ：李倩