[導讀]GlobalFoundries公司的光刻技術專家Obert Wood在最近召開的高級半導體制造技術會議ASMC2011上表示，盡管業(yè)界在改善EUV光刻機用光源技術方面取得了一定成效，但光源問題仍是EUV光 刻技術成熟過程中最“忐忑”的因素。
GlobalFoundries公司的光刻技術專家Obert Wood在最近召開的高級半導體制造技術會議ASMC2011上表示，盡管業(yè)界在改善EUV光刻機用光源技術方面取得了一定成效，但光源問題仍是EUV光 刻技術成熟過程中最“忐忑”的因素。
Obert Wood現(xiàn)在GlobalFoundries任職技術經(jīng)理，負責管理光刻技術的研發(fā)，同時他還在 Albany研發(fā)技術聯(lián)盟中擔任管理職務。他早年還曾在貝爾實驗室工作了30多年，而貝爾實驗室則是最早開始支持EUV光刻技術的單位之一。EUV光刻技 術所使用的光波波長要比現(xiàn)用的193nm光刻技術降低了15倍以上，僅13.4nm。
Wood表示，目前EUV光刻機可用的光源及其功率等級有：
1-Cymer公司生產的可用功率為11W的激光等離子體光源(LPP);
2-Xtreme公司生產的可用功率為7W的放電等離子體光源(DPP);
3-Gigaphoton公司生產的LPP光源。
他同時提醒與會者注意，光源設備生產公司在宣傳和銷售光源產品時，應當標出光源的有用功率而不是用峰值功率或其它功率來忽悠客戶。
EUV光源功率問題仍然令人擔憂：
會上他還表示，EUV光刻機光源的可用功率必須增加到100W級別才能保證光刻機的產出量達到60片每小時，這也是芯片商業(yè)化生產的最低產出量要求，“然而，按目前EUV光源的研發(fā)狀態(tài)，只能夠達到每小時5片晶圓的產出量水平?！?br>
除了最近舉辦的ASMC2011之外，即將于7月13日開幕的Semicon West大會上，EUV光刻技術研發(fā)的各界人士還將對這項技術的最新發(fā)展狀態(tài)進行匯報。這次會議上將設置一個“高級光刻技術”的研討環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)則會邀請4位業(yè)內專家討論EUV光刻技術的光源，光刻機本體，光掩膜板技術等方面的最近進展.另外這次會議上來自Cymer， Xtreme Technologies，ASML以及Sematech組織的多位技術專家將舉辦多場與EUV光刻技術的演講匯報會。
ASML公司已經(jīng)售出了三臺NXE:3100試產型EUV光刻機(嚴格地說應該是已經(jīng)完成了在客戶廠房內安裝3臺NXE:3100的任務)，在推出升級版本的正式量產型NXE:3300B機型前，他們的計劃是將NXE:3100機型的銷售量增加到6臺或7臺水平,NXE:3300B機型的產出量預計為125片晶圓每小時。
Wood表示，在未來的幾年內，EUV光源設備的可用功率必須進一步增加到350-400W水平。他并認為LPP光源在功率拓展方面的優(yōu)勢更大，但是設備的復雜程度也更高;而DPP光源則主要在設備壽命方面存在隱患。
“EUV光刻設備的產出量要達到60-100片每小時水平范圍，才能滿足對經(jīng)濟性的最低要求。而大批量生產用的EUV光刻機則需要使用400W有用功率水平的光源設備，才能保證產出量達到或超過100片每小時的水平。這就是眼下EUV光刻技術所面臨的挑戰(zhàn)。”在這樣的產出量水平上，EUV光刻機本體的功率消耗約在350千瓦，Wood認為：“從生產成本上看，耗電量是光刻機的大頭，但這并非不可實現(xiàn)?！?br>
他表示：“除了EUV耗電量之外，最大的問題就是EUV光刻用光掩膜版的襯底制作技術，以及光源功率的問題。我個人認為這兩個問題是很難搞定的?！?br>
EUV光刻技術相比現(xiàn)有的193nm液浸式光刻+雙重成像技術(以下簡稱193i+DP)的組合在刻制小尺寸圖像時有許多優(yōu)點，這些優(yōu)勢不僅僅存在于與193i+DP技術昂貴的成本的對比中。Wood在會上展示了兩張分別使用193i+DP和EUV光刻機刻制的電路圖像，并稱EUV光刻機在系統(tǒng)的k1值僅0.74，NA數(shù)值孔徑值為0.25的水平上，刻制出的圖像要比k1值0.28，NA值1.35的193i+DP所刻制的圖像質量高很多。
液浸式光刻系統(tǒng)的k1值極限約在0.25左右，超過這個限值，光阻膠的對比度參數(shù)便會急劇下降，因此“刻制10nm制程芯片(電路圖像半節(jié)距尺寸為20nm)時，要想繼續(xù)使用193i光刻(原文為ArF光刻，其實就是指193nm光刻)技術，其實現(xiàn)難度會非常之大?！?br>
掩膜坯瑕疵問題仍需改進：
另外，要制作出無瑕疵的掩膜坯(mask blank：即尚未刻出圖案的掩膜板)則是另外一個EUV光刻技術走向成熟需要解決的主要問題。“經(jīng)過多年研究，業(yè)內制作光掩膜襯底的瑕疵水平已經(jīng)達到每片24個瑕疵，這樣的瑕疵控制水平對存儲用芯片的制造來說已經(jīng)可以滿足要求，但是仍無法滿足制作邏輯芯片的要求?！?br>
并非一片漆黑：
當然EUV光刻技術也取得了許多成效。比如ASML公司便如期完成的既定的機臺制造銷售計劃，而IMEC,三星，Intel這三家公司則被認為是ASML生產的NXE: 3100的最早一批用戶。其中IMEC所安裝的NXE: 3100機型采用的是Xtreme公司生產的DPP光源系統(tǒng);而三星所安裝的那臺則使用的是Cymer公司的LPP光源系統(tǒng)。
Wood表示，這種光刻機的性能表現(xiàn)已經(jīng)超過了人們的預期。EUV光刻機的光學路徑上共設有11個反射源，每一個反射鏡都必須盡可能地將照射到鏡片上的光反射出去，鏡片本身則要最小限度地吸收光能量。“對EUV光刻系統(tǒng)的鏡片而言，反射率變動1%便是很高水平的變動了?！彼瑫r贊揚了Zeiss, 尼康以及佳能等鏡片制作公司在這方面的優(yōu)異表現(xiàn)。
EUV技術的未來發(fā)展路徑：
到2013年，6反射鏡設計的EUV光刻系統(tǒng)的數(shù)值孔徑NA可從現(xiàn)有的0.25水平增加到0.32(通過增大鏡徑等手段).再進一步發(fā)展下去，8反射鏡設計，并采用中心遮攔(central obscuration)技術的EUV光刻系統(tǒng)的NA值則可達到0.7左右。
再進一步應用La/B4C材料制作反射鏡涂層，還可以允許將EUV光刻系統(tǒng)的光波波長進一步減小到6.67nm。將高NA值與更短波長光波技術結合在一起，EUV光刻技術的應用可推進到10nm以上等級制程。
Obert Wood現(xiàn)在GlobalFoundries任職技術經(jīng)理，負責管理光刻技術的研發(fā)，同時他還在 Albany研發(fā)技術聯(lián)盟中擔任管理職務。他早年還曾在貝爾實驗室工作了30多年，而貝爾實驗室則是最早開始支持EUV光刻技術的單位之一。EUV光刻技 術所使用的光波波長要比現(xiàn)用的193nm光刻技術降低了15倍以上，僅13.4nm。
Wood表示，目前EUV光刻機可用的光源及其功率等級有：
1-Cymer公司生產的可用功率為11W的激光等離子體光源(LPP);
2-Xtreme公司生產的可用功率為7W的放電等離子體光源(DPP);
3-Gigaphoton公司生產的LPP光源。
他同時提醒與會者注意，光源設備生產公司在宣傳和銷售光源產品時，應當標出光源的有用功率而不是用峰值功率或其它功率來忽悠客戶。
EUV光源功率問題仍然令人擔憂：
會上他還表示，EUV光刻機光源的可用功率必須增加到100W級別才能保證光刻機的產出量達到60片每小時，這也是芯片商業(yè)化生產的最低產出量要求，“然而，按目前EUV光源的研發(fā)狀態(tài)，只能夠達到每小時5片晶圓的產出量水平?！?br>
除了最近舉辦的ASMC2011之外，即將于7月13日開幕的Semicon West大會上，EUV光刻技術研發(fā)的各界人士還將對這項技術的最新發(fā)展狀態(tài)進行匯報。這次會議上將設置一個“高級光刻技術”的研討環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)則會邀請4位業(yè)內專家討論EUV光刻技術的光源，光刻機本體，光掩膜板技術等方面的最近進展.另外這次會議上來自Cymer， Xtreme Technologies，ASML以及Sematech組織的多位技術專家將舉辦多場與EUV光刻技術的演講匯報會。
ASML公司已經(jīng)售出了三臺NXE:3100試產型EUV光刻機(嚴格地說應該是已經(jīng)完成了在客戶廠房內安裝3臺NXE:3100的任務)，在推出升級版本的正式量產型NXE:3300B機型前，他們的計劃是將NXE:3100機型的銷售量增加到6臺或7臺水平,NXE:3300B機型的產出量預計為125片晶圓每小時。
Wood表示，在未來的幾年內，EUV光源設備的可用功率必須進一步增加到350-400W水平。他并認為LPP光源在功率拓展方面的優(yōu)勢更大，但是設備的復雜程度也更高;而DPP光源則主要在設備壽命方面存在隱患。
“EUV光刻設備的產出量要達到60-100片每小時水平范圍，才能滿足對經(jīng)濟性的最低要求。而大批量生產用的EUV光刻機則需要使用400W有用功率水平的光源設備，才能保證產出量達到或超過100片每小時的水平。這就是眼下EUV光刻技術所面臨的挑戰(zhàn)。”在這樣的產出量水平上，EUV光刻機本體的功率消耗約在350千瓦，Wood認為：“從生產成本上看，耗電量是光刻機的大頭，但這并非不可實現(xiàn)?！?br>
他表示：“除了EUV耗電量之外，最大的問題就是EUV光刻用光掩膜版的襯底制作技術，以及光源功率的問題。我個人認為這兩個問題是很難搞定的?！?br>
EUV光刻技術相比現(xiàn)有的193nm液浸式光刻+雙重成像技術(以下簡稱193i+DP)的組合在刻制小尺寸圖像時有許多優(yōu)點，這些優(yōu)勢不僅僅存在于與193i+DP技術昂貴的成本的對比中。Wood在會上展示了兩張分別使用193i+DP和EUV光刻機刻制的電路圖像，并稱EUV光刻機在系統(tǒng)的k1值僅0.74，NA數(shù)值孔徑值為0.25的水平上，刻制出的圖像要比k1值0.28，NA值1.35的193i+DP所刻制的圖像質量高很多。
液浸式光刻系統(tǒng)的k1值極限約在0.25左右，超過這個限值，光阻膠的對比度參數(shù)便會急劇下降，因此“刻制10nm制程芯片(電路圖像半節(jié)距尺寸為20nm)時，要想繼續(xù)使用193i光刻(原文為ArF光刻，其實就是指193nm光刻)技術，其實現(xiàn)難度會非常之大?！?br>
掩膜坯瑕疵問題仍需改進：
另外，要制作出無瑕疵的掩膜坯(mask blank：即尚未刻出圖案的掩膜板)則是另外一個EUV光刻技術走向成熟需要解決的主要問題。“經(jīng)過多年研究，業(yè)內制作光掩膜襯底的瑕疵水平已經(jīng)達到每片24個瑕疵，這樣的瑕疵控制水平對存儲用芯片的制造來說已經(jīng)可以滿足要求，但是仍無法滿足制作邏輯芯片的要求?！?br>
并非一片漆黑：
當然EUV光刻技術也取得了許多成效。比如ASML公司便如期完成的既定的機臺制造銷售計劃，而IMEC,三星，Intel這三家公司則被認為是ASML生產的NXE: 3100的最早一批用戶。其中IMEC所安裝的NXE: 3100機型采用的是Xtreme公司生產的DPP光源系統(tǒng);而三星所安裝的那臺則使用的是Cymer公司的LPP光源系統(tǒng)。
Wood表示，這種光刻機的性能表現(xiàn)已經(jīng)超過了人們的預期。EUV光刻機的光學路徑上共設有11個反射源，每一個反射鏡都必須盡可能地將照射到鏡片上的光反射出去，鏡片本身則要最小限度地吸收光能量。“對EUV光刻系統(tǒng)的鏡片而言，反射率變動1%便是很高水平的變動了?！彼瑫r贊揚了Zeiss, 尼康以及佳能等鏡片制作公司在這方面的優(yōu)異表現(xiàn)。
EUV技術的未來發(fā)展路徑：
到2013年，6反射鏡設計的EUV光刻系統(tǒng)的數(shù)值孔徑NA可從現(xiàn)有的0.25水平增加到0.32(通過增大鏡徑等手段).再進一步發(fā)展下去，8反射鏡設計，并采用中心遮攔(central obscuration)技術的EUV光刻系統(tǒng)的NA值則可達到0.7左右。
再進一步應用La/B4C材料制作反射鏡涂層，還可以允許將EUV光刻系統(tǒng)的光波波長進一步減小到6.67nm。將高NA值與更短波長光波技術結合在一起，EUV光刻技術的應用可推進到10nm以上等級制程。
下載文檔
