關(guān)于ASML EUV工藝的最新信息進(jìn)展

在上周的Semicon West上，ASML提供了有關(guān)當(dāng)前EUV系統(tǒng)以及正在開發(fā)的0.55高NA系統(tǒng)的最新信息。

Anthony Yen是ASML的全球技術(shù)開發(fā)中心副總裁兼負(fù)責(zé)人。在過去的兩年里，他的談話幾乎總是以同樣的方式 ：“EUV幾乎已經(jīng)為HVM做好了準(zhǔn)備?！钡@次卻是與眾不同的，“截止目前，EUV在準(zhǔn)備HVM中”。

據(jù)悉，ASML今年又運(yùn)送了7個(gè)NXE：3400B系統(tǒng)，共計(jì)11個(gè)新系統(tǒng)。這使得該領(lǐng)域的EUV系統(tǒng)總數(shù)達(dá)到50個(gè)，盡管并非所有系統(tǒng)都被認(rèn)為具有HVM功能。ASML預(yù)計(jì)到今年年底，第三季度將增加7個(gè)系統(tǒng)，到第四季度將增加12個(gè)系統(tǒng)，共計(jì)30臺(tái)機(jī)器。

主要模塊

當(dāng)提到當(dāng)前3300/3400系統(tǒng)的主模塊時(shí)，有許多關(guān)鍵組件。有液滴發(fā)生器，從那里產(chǎn)生錫水滴。這些液滴被撞擊，產(chǎn)生EUV光，其被引導(dǎo)到中間焦點(diǎn)。

由此，我們可以突出顯示影響系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間和功率的一些關(guān)鍵因素。為了改善系統(tǒng)，您需要高輸入CO2激光器。然后，該激光器將錫滴液噴射。發(fā)生這種情況時(shí)，您需要高轉(zhuǎn)換效率和高收集效率。這是通過橢圓形EUV收集鏡完成的。這里有兩個(gè)焦點(diǎn)，第一個(gè)是當(dāng)錫被撞擊時(shí)，然后在第二個(gè)焦點(diǎn)處重新聚焦。最后，液滴捕集器收集未能破裂的液滴。因此，提高效率和降低劑量開銷是關(guān)鍵。

在他們的實(shí)驗(yàn)室，Yen報(bào)告說ASML已經(jīng)為源功率實(shí)現(xiàn)了超過300瓦的功率。目前，客戶現(xiàn)場(chǎng)安裝的源電源仍為250 W.在250 W時(shí)，客戶每小時(shí)最大吞吐量約為155片晶圓。今年早些時(shí)候英國(guó)的Britt Turkot在2019年的EUVL研討會(huì)上證實(shí)了這些數(shù)字。

阻礙系統(tǒng)可用性的一個(gè)組件是液滴發(fā)生器。ASML報(bào)告稱，自2014年以來，液滴發(fā)生器已從2014年的約100小時(shí)變?yōu)?019年的1000多小時(shí)。自去年以來，它們將液滴發(fā)生器的使用壽命提高了30％。值得注意的是，這里可以進(jìn)行其他改進(jìn)。再填充錫罐需要額外的停機(jī)時(shí)間。正如您稍后將看到的，這將在今年晚些時(shí)候解決。

另一個(gè)值得關(guān)注的是收集器本身。這是一個(gè)650毫米直徑的多層分級(jí)鏡，旨在最大限度地提高反射性。這里的關(guān)鍵問題是如何使其盡可能保持清潔，防止其起霧或被污染。目前客戶安裝了NXE：3400B系統(tǒng)，Yen報(bào)告的每千兆脈沖的降解率約為0.15％。ASML希望在相同功率（250 W）下將其降至低于0.1％/ GP。

今天，收集器遵循相當(dāng)可預(yù)測(cè)的壽命，這種壽命在大致線性趨勢(shì)下降低。收集器降級(jí)后，需要進(jìn)行交換。這是一個(gè)問題。幾年前，這可能需要一周時(shí)間。今天，它需要一天多一點(diǎn)。ASML打算用下一代NXE：3400C將其減少到不到8小時(shí)。

NXE：3400C

在今年下半年，ASML將開始出貨其下一代EUV系統(tǒng)。NXE：3400C是一種進(jìn)化工具，旨在進(jìn)一步解決前面描述的一些缺陷。該系統(tǒng)的額定值為175 WPH，20 mJ /cm2。在第二季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，ASML報(bào)告稱該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行時(shí)為175 WPH，達(dá)到2000 WPD，在與客戶相同的內(nèi)存生產(chǎn)條件下運(yùn)行。

新系統(tǒng)的一個(gè)特殊功能是模塊化容器，經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，易于維護(hù)。Yen說他們希望使用這個(gè)系統(tǒng)可以將收集器的交換從一天減少到不到八小時(shí)。此外，他們已經(jīng)改變了液滴發(fā)生器補(bǔ)充程序。沒有任何人需要關(guān)閉系統(tǒng)電源以重新填充容器，然后將系統(tǒng)重新聯(lián)機(jī)?，F(xiàn)在可以通過內(nèi)聯(lián)方式重新填充新系統(tǒng)?？偠灾ㄟ^所有這些變化的組合，他們希望達(dá)到目標(biāo)95％的可用性。

EUV Pellicle

EUV的另一個(gè)問題是粒子帶來的前端缺陷。當(dāng)涉及到光罩區(qū)域的清潔度時(shí)，它們每10,000次曝光接近1個(gè)粒子。

對(duì)于每10,000次曝光不能容忍1個(gè)顆粒的客戶，可以選擇EUV薄膜。這是一個(gè)覆蓋掩模版的超薄透明膜，旨在防止顆粒到達(dá)掩模版。雖然這有助于解決缺陷，但今天使用薄膜的問題是光透射率的降低。當(dāng)一些EUV被薄膜吸收時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)化為功率損失。這方面的進(jìn)展非常緩慢。在過去的一年半中，平均透光率僅提高了約3.5％至83％。一個(gè)好的目標(biāo)是超過90-93％的透射率，但目前還不清楚該行業(yè)是如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的。

High-NA系統(tǒng)

再往前看，ASML已經(jīng)開始使用High-NA系統(tǒng)了。第一個(gè)系統(tǒng)預(yù)計(jì)將在2021年底之前發(fā)貨。High-NA系統(tǒng)比目前的3400系統(tǒng)更大更重。該機(jī)器采用截然不同的鏡頭系統(tǒng)，使用0.55 NA變形鏡頭。這些鏡頭的額定半波長(zhǎng)為8nm，在x方向上放大4倍，在y方向上放大8倍。由于鏡頭有一半的視野，該系統(tǒng)增加了一些額外的階段，旨在提高加速度。

High-NA系統(tǒng)沒有改變的一點(diǎn)是與3400系統(tǒng)兼容的源。值得指出的是，與現(xiàn)在相比，它在High-NA系統(tǒng)中實(shí)際上位于更加水平的位置，這將允許它們移除鏡子。效果類似于將功率增加超過30％。

完成鏡頭放大率的增加以減少陰影效應(yīng)。然而，4x / 8 1：2放大率的影響是電路設(shè)計(jì)本身。使用標(biāo)準(zhǔn)的6英寸光掩模，在標(biāo)準(zhǔn)0.33 NA機(jī)器上，您可獲得4x / 4x光罩，這意味著33 mm×26 mm的全光場(chǎng)，最大芯片尺寸為858mm2。對(duì)于具有變形光學(xué)器件的0.55 NA，您在y方向上看8倍，因此您的場(chǎng)地現(xiàn)在減半。對(duì)于電路設(shè)計(jì)人員而言，這意味著有效磁場(chǎng)為16.5 mm x 26 mm，最大裸片尺寸為429mm2。

目前，仍然存在一些與基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)的重大挑戰(zhàn)，High-NA的掩?；A(chǔ)設(shè)施還沒有。

一個(gè)值得注意的問題是前面討論的面具3D效果。它需要新穎的吸收劑以最小化問題。當(dāng)芯片設(shè)計(jì)人員完成IC設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)將從文件傳輸?shù)焦庋谀Ｖ小Ｔ撗谀Ｓ米髦髂０?，通過在晶片上印刷圖案，掃描儀可以從該模板有效地印刷IC的許多副本。傳統(tǒng)上，這是通過掩模投射光來完成的。這個(gè)過程很像典型的高架投影儀，除了向后（從大圖像到小圖像）。對(duì)于EUV，面具是完全不同的。這里，掩碼實(shí)際上是基于鏡像類型的掩碼空白。通過使用吸收材料以及抗反射涂層（ARC）在掩模上“繪制”不同的電路圖案。

在操作過程中，當(dāng)光線照射到掩模版上時(shí)（通常是一個(gè)小角度，大約6度），有時(shí)這些結(jié)構(gòu)的反射會(huì)引起陰影效應(yīng)和像差。

盡管這個(gè)問題已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間了解，但研發(fā)主要集中在EUV的其他方面，如主模塊和電源。此外，這些效果在7納米節(jié)點(diǎn)上也沒有太大問題。然而，降至5納米和3納米，掩模3D效果將變得更加明顯。

另外，光刻膠與High-NA掩模須在同一側(cè)，還有很多工作要做。

500 W功率的High-NA系統(tǒng)

再看一點(diǎn)。Yen說，在他們的圣地亞哥實(shí)驗(yàn)室，ASML已經(jīng)設(shè)法達(dá)到450 W的功率?！爱?dāng)我們的High-NA掃描儀出現(xiàn)時(shí)，我相信我們將超過500 W，”他補(bǔ)充道。大約500 W是ASML需要在其高NA半場(chǎng)掃描儀上達(dá)到150 WPH，60 mJ /cm2的地方。