分析EUV光刻技术发展滞后的原因：曝光功率不足导致产出量太低
发布时间：2011-3-2 09:25
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在最近举行的SPIE高级光刻技术大会上，来自各大公司的发言人警告称虽然EUV光刻技术仍在不断发展进步，但因其所使用的光源系统在功率参数方面的技术发展存在明显的滞后，已经成为阻碍EUV光刻技术快速发展的最主要障碍之一。
Cymar制造的EUV用LPP光源系统 目前商用型EUV光刻机的主要厂商ASML公司刚刚将其首款”预产型“EUV光刻机NXE:3100交付给了三星公司，而比利时IMEC研究机构也宣布安装了一部这样的光刻设备。这种型号的光刻机使用的是Cymer公司制造的LPP光源系统。 按照IMEC的说法，这种光刻机可以刻制24nm线宽的线形或26nm直径的孔洞图案，应用偶极离轴照明技术（ dipole illumination）之后，最小线宽/线间距尺寸还可以进一步缩小到20nm。 由于曝光功率以及其它几个方面的发展存在滞后，因此巴克莱资本公司的分析师C. J. Muse称：”我们推测ASML公司交付给三星的那台NXE3100的芯片产出量目前恐怕只能达到8-10片晶圆/小时左右，而要达到接近193nm液浸式光刻+双重成像技术的水平，至少要将产出量提升到50片晶圆/小时，两者显然相差甚远。“有些厂商甚至称EUV光刻机的产出量目前只能以每天为单位来计算。 讽刺的是，按照人们原先的预想，EUV光刻工具本应早在65nm节点制程便开始启用，不过由于在光源，掩膜版缺陷，光阻胶技术以及量测技术方面的研发上遇到了许多问题，因此EUV技术直到目前也迟迟未能成为主流。 尽管如此，由于目前使用的193nm液浸光刻+多重成像技术要想继续沿用到更高等级的制程节点，其难度和成本也在不断增加，因此高端芯片厂商仍然在竭力支持量产化EUV技术的研发，不过由于EUV技术实在不争气，厂商们目前别无选择，只有继续使用双重成像技术。人们现在的预计是，EUV技术可能会在16nm节点制程开始启用。 IMEC的发言人也承认，尽管在EUV光刻所用的光阻胶技术方面有所发展，但在提高曝光功率方面仍然存在一些问题，”曝光功率增加方面我们的进度有所拖延。“不过他同时表示EUV光刻的产出量性能方面已经比过去提高了二十倍左右，”到今年年底，我们还需要将产出量再提高10倍。“ EUV光刻设备曝光功率不足的问题： 据台积电研发副总裁蒋尚义表示，要想将产出量提升到100-150片/小时，EUV光刻工具的曝光功率需要达到200W的等级。而眼下ASML NXE3100机型配用的Cymer LPP光源其曝光功率仅10W左右。他并表示除了曝光功率之外，成本也是另外一个较大的问题。 目前台积电正在积极研发多种光刻技术，未来几个月内，另外一台3100EUV光刻机也将送抵台积电。除了EUV光刻技术之外，台积电也在研究无掩膜电子束直写技术（E-Beam），他们正在与Mapper Lithography公司合作，在其Fab12工厂内试验电子束直写设备。 EUV光刻机的照明光源设备厂商有Cymer，Gigaphoton，Ushio等几家（前两家主要生产LPP光源），其中Cymer制造的EUV光源系统主要是基于激光等离子技术(LPP)的，这家公司目前共售出了4套这样的LPP光源系统，其客户包括三星等大厂，不过Cymer自己也承认其光源系统的功率指标没有达到既定的目标。巴克莱的分析师Muse表示：”从EUV用光源系统的角度上讲，Cymer相比其它的公司而言目前还是占有领先地位。“ 
LPP光源原理图 日本Gigaphoton公司则在这次会议上宣称他们在使用锡负载形成等离子体辐射极紫外线时的能量转换效率（同样属于LPP光源类型），已经达到世了界先进水平。该公司并表示其负责EUV用设备制作的新工厂去年便已经投入使用。还称其首款商用化EUV光刻用光源系统目前仍在测试中，将于今年晚些时候正式上市。这种光源系统的转换效率达到了3.3%，采用的负载则为20微米直径的液态锡滴，系统使用了预脉冲技术在主激光束照射锡滴之前先使用短波激光对锡滴进行”预激发“。 |
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