GlobalFoundries公司的光刻技術(shù)專家Obert Wood在最近召開的高級半導體制造技術(shù)會議ASMC2011上表示，盡管業(yè)界在改善EUV光刻機用光源技術(shù)方面取得了一定成效，但光源問題仍是EUV光刻技術(shù)成熟過程中最“忐忑”的因素。Obert Wood現(xiàn)在GlobalFoundries任職技術(shù)經(jīng)理，負責管理光刻技術(shù)的研發(fā)，同時他還在 Albany研發(fā)技術(shù)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(shù)的單位之一。EUV光刻技術(shù)所使用的光波波長要比現(xiàn)用的193nm光刻技術(shù)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(chǎn)的可用功率為11W的激光等離子體光源（LPP）；

2-Xtreme公司生產(chǎn)的可用功率為7W的放電等離子體光源（DPP）；

3-Gigaphoton公司生產(chǎn)的LPP光源。

他同時提醒與會者注意，光源設備生產(chǎn)公司在宣傳和銷售光源產(chǎn)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(chǎn)出量達到60片每小時，這也是芯片商業(yè)化生產(chǎn)的最低產(chǎn)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(chǎn)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(shù)研發(fā)的各界人士還將對這項技術(shù)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(shù)”的研討環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)則會邀請4位業(yè)內(nèi)專家討論EUV光刻技術(shù)的光源，光刻機本體，光掩膜板技術(shù)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(shù)專家將舉辦多場與EUV光刻技術(shù)的演講匯報會。

ASML公司已經(jīng)售出了三臺NXE:3100試產(chǎn)型EUV光刻機（嚴格地說應該是已經(jīng)完成了在客戶廠房內(nèi)安裝3臺NXE:3100的任務），在推出升級版本的正式量產(chǎn)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(chǎn)出量預計為125片晶圓每小時。



EUV光刻兩種光源流派：LPP與DPP

Wood表示，在未來的幾年內(nèi)，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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)所面臨的挑戰(zhàn)?！痹谶@樣的產(chǎn)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(chǎn)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(shù)，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。”





EUV與193i+DP的實際成像對比

EUV光刻技術(shù)相比現(xiàn)有的193nm液浸式光刻+雙重成像技術(shù)（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(shù)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(zhì)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(shù)，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(shù)走向成熟需要解決的主要問題?！敖?jīng)過多年研究，業(yè)內(nèi)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。”

并非一片漆黑：



當然EUV光刻技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)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(shù)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(shù)結(jié)合在一起，EUV光刻技術(shù)的應用可推進到10nm以上等級制程。

其它好消息：

除了EUV光學系統(tǒng)之外，光刻系統(tǒng)的其它領(lǐng)域也有望有好消息傳來。

比如，掩膜板技術(shù)方面，業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的掩膜坯提供商Hoya公司一直都在研究超低熱脹率的掩膜坯材料，這種掩膜坯并不使用傳統(tǒng)的石英襯底材料制作掩膜坯的襯底。

另外，由于所用的照明光能量很容易被材料吸收，因此多年來人們一般認為EUV光刻適用的掩膜板很難通過加裝掩膜板保護膜（pellicle）的方法來防止顆粒沾染。而Wood則透露，目前已經(jīng)有研究人員在研制硅材質(zhì)掩膜板保護膜方面取得了一些進展。對目前條件下EUV光刻系統(tǒng)用的掩膜板而言，平均使用25次就會沾染上一個污染物顆粒，因此需要通過特殊的清潔處理來保證掩膜板的清潔，而這種清潔處理則不僅增加了成本，而且還會影響到掩膜板的質(zhì)量。[!--empirenews.page--]

最后，光阻膠方面，人們在研究不利用化學放大效應的新型光阻膠方面也有望取得新的進展。這部分研究工作主要是由Impria公司，Sematech組織以及美國勞倫斯伯克力國家實驗室主導。

CNBeta編譯

原文：semimd