極紫外光刻(EUVL)技術(shù)已經(jīng)醞釀了超過四分之一個(gè)世紀(jì)，去年第一臺(tái)EUVL生產(chǎn)工具已經(jīng)交付客戶，芯片制造商和供應(yīng)商正在試生產(chǎn)線上日趨完善這項(xiàng)技術(shù)以備日后的大規(guī)模批量生產(chǎn)(HVM)。雖然許多技術(shù)和商業(yè)領(lǐng)域取得的卓越進(jìn)展為EUVL進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備，但是整個(gè)產(chǎn)業(yè)可以使EUVL進(jìn)入真正的HVM階段還需要解決一些關(guān)鍵的技術(shù)和行業(yè)挑戰(zhàn)。

　　EUVL技術(shù)已經(jīng)醞釀了超過四分之一個(gè)世紀(jì)，開拓性的工作發(fā)生在20世紀(jì)80年代的中后期，并在20世紀(jì)90年代致力于研發(fā)工作，最終出現(xiàn)了大批產(chǎn)業(yè)/國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā)(EUV LLC/VNL 項(xiàng)目)，首先驗(yàn)證了所有的技術(shù)要素，數(shù)值孔徑為0.1的全視場(chǎng)樣機(jī)工具。美國(guó)半導(dǎo)體制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(SEMATECH)在20世紀(jì)90年代晚期開始EUV項(xiàng)目幫助實(shí)現(xiàn)EUVL基礎(chǔ)設(shè)施。頭幾年SEMATECH的EUVL基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)重點(diǎn)包括光學(xué)元件、光源、EUV抗蝕劑和EUV掩模開發(fā)。一旦光學(xué)元件和光源于21世紀(jì)早期得到了足夠的產(chǎn)業(yè)動(dòng)力，SEMATECH 開始通過SEMATECH 抗蝕劑開發(fā)中心(RMDC)和SEMATECH 掩模基板開發(fā)中心(MBDC)全力開發(fā)EUV 抗蝕劑和掩模。到本世紀(jì)第一個(gè)十年的中期，商業(yè)供應(yīng)商已經(jīng)建立了全視場(chǎng)EUVL阿爾法工具，在2010 年開始向客戶交付測(cè)試曝光工具，2013年交付首臺(tái)產(chǎn)品工具。在21世紀(jì)初，EUVL的最初目標(biāo)是利用100nm，隨后產(chǎn)生的問題是：我們現(xiàn)在終于越來(lái)越接近將EUVL引向大規(guī)模制造了嗎？

　　整個(gè)行業(yè)快速接近了國(guó)際半導(dǎo)體路線圖(ITRS)為MPU和DRAM概述的22nm半間距節(jié)點(diǎn)。由于EUVL目前不能滿足生產(chǎn)要求，領(lǐng)先的設(shè)備制造商決定利用多圖形193nm沉浸式光刻。然而，如果EUVL在不久的將來(lái)滿足了生產(chǎn)量和生產(chǎn)率的要求，公司就會(huì)借機(jī)通過在22nm半間距的選擇層內(nèi)插入EUV實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約，而不選擇更加昂貴的MP193i。一旦EUV光源滿足了生產(chǎn)要求，還有待觀察具體的技術(shù)挑戰(zhàn)，如光源組件壽命或有益掩模壽命是否會(huì)隨光源功率而擴(kuò)大。截至今日，EUV 重點(diǎn)仍然是滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)，掩模產(chǎn)量、缺陷檢查/審查基礎(chǔ)設(shè)施，以及保持使用過程無(wú)掩模缺陷，包括EUV防護(hù)解決方案，仍然是明確的第二優(yōu)先級(jí)。

　　EUV光源現(xiàn)狀

　　EUV光源仍然是行業(yè)面臨的最困難的技術(shù)挑戰(zhàn)。目前還沒有哪家公司能夠?yàn)楣庠吹目煽啃院驼＿\(yùn)行時(shí)間提供足夠高的光源功率和成熟的光源技術(shù)，即不能為EUV在大規(guī)模生產(chǎn)制造提供可靠穩(wěn)定的光源。業(yè)界的目標(biāo)是支持22nm節(jié)點(diǎn)的EUV HVM，在2014年中間焦點(diǎn)(IF)提供125W輸出，2015年提供250W輸出。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，用于產(chǎn)生EUV輻射的CO2激光器的功率就要在測(cè)試版的15kW的基礎(chǔ)上翻兩倍，1064nm波長(zhǎng)CO2到13.5nmEUV波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換效率至少提高一倍達(dá)到~3%。而CO2激光驅(qū)動(dòng)功率大于35kW的只有一個(gè)光源供應(yīng)商，并且需要現(xiàn)場(chǎng)復(fù)制。用于調(diào)節(jié)錫靶的預(yù)脈沖技術(shù)對(duì)于優(yōu)化轉(zhuǎn)換效率是很重要的，預(yù)脈沖將錫液滴優(yōu)化到目標(biāo)形狀填充泵浦激光器的聚焦光束束腰；預(yù)脈沖的波長(zhǎng)可以與主脈沖的波長(zhǎng)相同。根據(jù)不同的設(shè)置，預(yù)測(cè)最大的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到6%。迄今報(bào)道的預(yù)脈沖系統(tǒng)的最高功率值是50W，最近報(bào)道的持續(xù)6分鐘的最高功率達(dá)到70W。

        除了滿足原始光源功率的目標(biāo)，光源還需要滿足HVM的可靠性和可用性要求。這就需要可以確保光學(xué)部件(如收集器、穩(wěn)定CO2激光器聚焦控制和錫液滴穩(wěn)定型)長(zhǎng)壽命工作的碎片緩解系統(tǒng)。然而在期望的EUV光源功率水平上還沒有足夠的可利用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估EUV光源的可靠性和可利用性將會(huì)面臨多大的技術(shù)挑戰(zhàn)，然而，已經(jīng)表明導(dǎo)入背景氣體消除收集器上生長(zhǎng)的錫可以使連續(xù)激光脈沖生成的沖擊波扭曲輸入錫液滴導(dǎo)致能量不穩(wěn)定的液滴軌跡；這個(gè)問題也會(huì)隨著激光功率的增加變得更糟，而在同一時(shí)間需要更高的背景氣體壓力來(lái)減輕錫在收集器上的生長(zhǎng)。

　　必須克服高功率EUV光源面臨的挑戰(zhàn)是很好理解的，而且目前投入了大量的資金來(lái)解決這些問題。然而，誰(shuí)也不能保證這些目標(biāo)就一定能實(shí)現(xiàn)或達(dá)到這些預(yù)期。過去十年的EUV光源功率預(yù)測(cè)和技術(shù)路線圖就證明了我們行業(yè)對(duì)于預(yù)測(cè)EUV光源性能發(fā)展是很離譜的。如果EUV HVM引入沒有發(fā)生在16nm節(jié)點(diǎn)，目前的工具數(shù)值孔徑0.33將不能提供足夠高的k1值，適用單圖層及以下節(jié)點(diǎn)。然而，無(wú)論是EUV雙層圖案還是高NA值EUV都要求較高光源功率(EUV雙層圖案比高NA值EUV稍低一點(diǎn))，因此，從EUV光源角度來(lái)看，節(jié)點(diǎn)尺寸大于16nm半間距的HVM導(dǎo)入情況可能變得更糟。為了降低這種風(fēng)險(xiǎn)，業(yè)界應(yīng)當(dāng)推行兩種做法：a)對(duì)于<1kW的光源，盡量采用驅(qū)動(dòng)電流電源技術(shù)，努力使它支持16/11nm節(jié)點(diǎn)半間距的EUV；b)對(duì)于>1kW的光源，執(zhí)行應(yīng)急方案，利用現(xiàn)有的知識(shí)/能力建立一個(gè)自由電子激光器(FEL)樣機(jī)。與此同時(shí)，我們必須開拓新的自由電子激光器的概念和技術(shù)，拓展這種技術(shù)規(guī)模使其更加實(shí)用。

　展望

        當(dāng)考慮引入EUVL技術(shù)的情況下，我們需要考慮產(chǎn)品的具體要求來(lái)了解目前關(guān)鍵參數(shù)的狀態(tài)，如電源功率和掩?；迦毕?。下圖突出了行業(yè)的當(dāng)前狀況，并顯示了開始使用EUVL的光源功率和掩?；迦毕菟?。圖1是一個(gè)簡(jiǎn)化示意圖，但它表達(dá)了一個(gè)重要信息，邏輯制造商以及他們的代工企業(yè)是最有可能率先啟動(dòng)EUVL的。在邏輯制造商之間，代工企業(yè)在他們目前的商業(yè)模式擴(kuò)展多個(gè)圖案是很困難的，因?yàn)樗麄儽仨氝w就所有客戶的設(shè)計(jì)空間，而一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備制造商可以控制設(shè)計(jì)、技術(shù)和制造一系列過程，比代工廠可以進(jìn)一步推動(dòng)特定技術(shù)。

　　所有上述引發(fā)了一個(gè)問題：EUV到底要延遲多久？答案很簡(jiǎn)單：不再延遲了。EUV最初是針對(duì)更大節(jié)點(diǎn)(21世紀(jì)初的70nm 特征尺寸)，現(xiàn)在是接近錯(cuò)失的10nm節(jié)點(diǎn)。如果錯(cuò)過了10nm節(jié)點(diǎn)，那么只剩下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，目前的一代工具可以支撐使用單圖案：隨著目前0.33NA一代工具引入EUVL，7nm節(jié)點(diǎn)是最后的單圖案節(jié)點(diǎn)。對(duì)于更小的節(jié)點(diǎn)，人們必須考慮雙重圖案或者在采用雙圖案之前轉(zhuǎn)移到更高NA的一代極紫外光刻工具保持單圖案在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上。

　　盡早引入EUVL的推動(dòng)因素是多圖案的高成本和復(fù)雜性。多圖案已經(jīng)成為10nm節(jié)點(diǎn)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)，大部分公司都可能在7nm節(jié)點(diǎn)采用多圖案方案，即使外觀看起來(lái)不美觀。將多重圖案在10nm或7nm節(jié)點(diǎn)的假設(shè)成本與今天EUVL 技術(shù)的預(yù)計(jì)成本相比較會(huì)遺漏一個(gè)重要的、有助于降低多重圖案成本的參數(shù)，即工程師的聰明才智會(huì)不斷改善方案，利用工具推動(dòng)圖案成本降低，如定向自組裝(DSA)。因此，EUV技術(shù)需要把目標(biāo)定在10nm節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)上，盡快從相同的制造優(yōu)先選項(xiàng)獲取利益，通過整個(gè)制造產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)推動(dòng)成本降低。如果EUVL沒有在10nm節(jié)點(diǎn)被領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的制造商引入，EUVL將面臨在7nm節(jié)點(diǎn)引入的非常高的障礙。

　　EUVL降低了設(shè)計(jì)和工藝復(fù)雜程度，EUV HVM工具產(chǎn)生的第一幅印刷圖像展示了預(yù)期圖像質(zhì)量，然而業(yè)內(nèi)人士正在等待，看看客戶端的第一生產(chǎn)工具的可靠性數(shù)據(jù)和產(chǎn)量提高是否能達(dá)到預(yù)期。雖然在關(guān)鍵的掩模基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)上，如掩模基板無(wú)缺陷，取得了重要進(jìn)展，設(shè)施的其他部分的挑戰(zhàn)仍然存在，如商用EUV防護(hù)解決方案，包括一個(gè)兼容的EUV掩模工具設(shè)備不會(huì)使用很多年。如今引入EUV制造主要是受到持續(xù)生產(chǎn)力挑戰(zhàn)的阻礙。關(guān)鍵的是這些生產(chǎn)率的挑戰(zhàn)很快就會(huì)解決，芯片制造者可以開始制造學(xué)習(xí)10nm節(jié)點(diǎn)并且在7nm節(jié)點(diǎn)插入技術(shù)。雖然目前EUVL被認(rèn)為是能夠滿足半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求、顯著降低成本的唯一技術(shù)，但是如果在降低雙重圖案成本或者針對(duì)特定產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)成為可能的情況下，上述圖表或許會(huì)發(fā)生變化。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#