ASML开发的下一代EUV平台-电子发烧友网

ASML开发的下一代EUV平台，将数值孔径从0.33增加到0.55，将能提供比当前的EUV平台高70%的分辨率能力。

在最近的SPIE Advanced Lithography+Patterning Conference上，来自英特尔的Mark Phillips对0.55高数值孔径极紫外光刻技术进行了有见地的分享。Mark甚至断言High-NA EUV的开发进展将支持2025年的生产部署。本文总结了Mark演讲的亮点，包括对0.55NA一代之后的预测。

具有13.5nm波长源的高数值孔径系统将提高亚13nm半间距曝光所需的分辨率，以及更大的图像对比度以实现更好的印刷线均匀性。High-NA EUV光刻的分辨率通常被称为“13nm到8nm半间距”。

EUV技术历史

首先回顾以下0.33 NA EUV技术的历史。2014-2017年第一代系统开发周期中实现目标源功率和可用性的困难。晶圆成本评估反映了增加的工具成本、掩模成本和0.33NA过渡对吞吐量的影响。

Mark指出：“93i的间距分割光刻（多图案）运行良好。与EUV过渡相结合所需的光刻基础设施尚未完全可用。转向0.33NAEUV的令人信服的原因是间距划分对边缘放置误差（EPE）的影响。带有间距划分的叠加对齐复杂性显着增加。”下图说明了Mark提到的掩模对齐依赖关系的示例，因为使用了越来越多的双图案掩模层。

Mark表示，从成本分析的角度来看，在解决用单个0.55NA掩模替换双图案0.33NA层时，与早期用单个0.55NA掩模替换193i掩模时的成本权衡相比，0.55NA EUV会比0.33NA EUV更方便掩膜。

EUV基础设施

EUV光刻的讨论往往集中在ASML光刻机上——然而，有一组丰富而复杂的相互依赖的技术需要伴随曝光系统的任何变化：

剂量敏感性、粘度、涂层均匀性与厚度、可实现的分辨率以及对曝光时材料内光子/离子/电子相互作用的理解

掩模空白质量：平整度、缺陷、热膨胀系数

图案掩模质量：掩模吸收层的缺陷、反射率/消光

掩模缺陷检测技术——分辨率和吞吐量

薄膜：透射率、均匀性、与暴露于高能照明的兼容性、薄膜贴附后缺陷检测

Mark称赞了光刻行业在所有这些领域取得的相应进展，并特别提到了检测计量系统供应商。他说，“到2019年，所有0.33 NA EUV的基础设施系统都是不错的，尽管薄膜的传输、均匀性和功率弹性仍需要改进。”

ASML的下图说明了防护膜透光率与晶圆产量之间的直接关系，目标是在2025年实现“先进的防护膜材料”，提供》94%的透光率。

0.55 High-NA转换

Mark分享了即将到来的流程节点转换的目标：

7nm节点：18nmHP

5nm节点：13nmHP

3nm节点：10nmHP

然后，他回顾了0.55NA基础架构的各个方面。

EUVEXE:5000系统

Mark表示，对下一代EUV光刻机可用性的信心很高。这些系统利用了第一代NX:3000系列中的许多现有子系统。

下图显示了高NA EUV系统的新子系统（紫色），以及从当前系列移植的子系统。

投影光学器件是一个关键的新模块。蔡司和ASML之间的合作开发进展顺利。至于必需的EUV光刻胶，Mark表示化学放大光刻胶（CAR）和金属氧化物光刻胶仍处于积极开发阶段。Mark说：“还有几个优化参数仍在评估中，包括光刻胶类型、粘度、厚度和达到目标分辨率的能量剂量、显影光刻胶轮廓和线边缘均匀性。”

下图显示了0.55NA抗蚀剂实验在20nm旋转厚度下（使用0.33NA曝光）的SEM和原子力显微镜轮廓结果。

Mark指出，从0.33NA工艺步骤的约37.5nm抗蚀剂厚度到0.55NA更薄的层需要详细注意抗蚀剂粘度和旋转工艺步骤。（较薄的抗蚀剂在抗蚀剂高度与宽度方面保持2:1的纵横比。请注意，对于较高的NA光学系统，曝光的景深会降低，这是选择抗蚀剂厚度时的另一个考虑因素。另请注意，较薄的抗蚀剂抗蚀剂会导致SEM图像对比度降低，因此需要不断开发改进的高通量抗蚀剂计量。）

高数值孔径EUV掩模

0.55NA系统采用了独特的创新光路。光场数值孔径的增加需要相应地改变掩模到晶片的曝光减少。投影光学系统利用各向异性缩小因子，即x维度缩小4倍，y维度缩小8倍。然而，如下图所示，传统的6英寸掩模尺寸不支持“全光罩”26mmX33mm视场——8X demagy范围超过面罩高度。