ASML展示了有關(guān)其深紫外線和極紫外線曝光系統(tǒng)的最新信息

在2月舉行的SPIE高級(jí)光刻會(huì)議上，ASML展示了有關(guān)其深紫外線（DUV）和極紫外線（EUV）曝光系統(tǒng)的最新信息。筆者最近采訪了ASML的Mike Lercel，就這些演示文稿進(jìn)行了深入討論。

深紫外

盡管EUV得到了所有關(guān)注，但大多數(shù)層仍仍然使用DUV系統(tǒng)曝光，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，這可能仍然適用。

ASML已生產(chǎn)了兩個(gè)DUV平臺(tái)，即用于干式曝光工具的XT平臺(tái)和用于浸沒(méi)的NXT平臺(tái)。NXT是更快，更復(fù)雜的平臺(tái)。

對(duì)于領(lǐng)先的沉浸式技術(shù)，ASML推出了面向ArF浸入（ArFi）的第四代NXT平臺(tái)——NXT：2050i。新系統(tǒng)具有新的晶圓處理機(jī)（wafer handler），晶圓載物臺(tái)（wafer stage），標(biāo)線片載物臺(tái)（reticle stage），投影透鏡（projection lens），激光脈沖展寬器（laser pulse stretcher）和浸沒(méi)罩（immersion hood）。這樣就可以更快地進(jìn)行硅片對(duì)硅片的排序，更快的測(cè)量，防護(hù)膜偏斜校正（pellicle deflection ）以及具有改善覆蓋率的改善斑點(diǎn)。新系統(tǒng)的吞吐量為每小時(shí)295個(gè)晶圓（wph）。較長(zhǎng)期的計(jì)劃是建立一個(gè)330 wph的系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）。

ASML現(xiàn)在正在采用NXT平臺(tái)，并在第一臺(tái)面向ArF Dry的NXT：1470系統(tǒng)上移植干鏡，該系統(tǒng)提供300wph（比NXT：20250i快一點(diǎn)，因?yàn)樗鼪](méi)有沉浸開(kāi)銷）。NXT：1470的300 wph吞吐量高于XT：1460K的約200 wph的吞吐量。將來(lái)，NXT：1470的吞吐能力將進(jìn)一步提高到330 wph（見(jiàn)圖1）。還計(jì)劃以330 wph的速度將KrF干鏡移植到NXT平臺(tái)上（見(jiàn)圖1）。

圖1. NXT路線圖。

EUV（0.33NA）

隨著三星和臺(tái)積電在7nm和5nm邏輯生產(chǎn)以及三星在1z DRAM生產(chǎn)中加大對(duì)標(biāo)準(zhǔn)0.33數(shù)值孔徑（NA）系統(tǒng)的使用，EUV曝光的晶圓數(shù)量正在迅速增長(zhǎng)（見(jiàn)圖2）。

圖2.現(xiàn)場(chǎng)的3400x EUV系統(tǒng)和暴露的晶圓。

NXE：3400C系統(tǒng)自2019年底推出以來(lái)一直在發(fā)貨，而新的NXE：3600D應(yīng)該在今年晚些時(shí)候開(kāi)始發(fā)貨。每個(gè)新系統(tǒng)都提供了改進(jìn)的吞吐量和覆蓋。

圖3給出了將在下一部分討論的0.33 NA和High-NA 0.55NA系統(tǒng)的摘要。

圖3. EUV系統(tǒng)摘要。

1.第一列列出了從NXE3400B系統(tǒng)（最初的生產(chǎn)系統(tǒng)）開(kāi)始的過(guò)去，現(xiàn)在和將來(lái)的系統(tǒng)。

2.第二列提供每個(gè)系統(tǒng)的引入日期。值得注意的是，新的NXE：3600D應(yīng)該在今年晚些時(shí)候以更高的性能交付，而第一批高NA系統(tǒng)應(yīng)該在2022年晚些時(shí)候交付。

3.第三列給出了系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，其中0.33NA代表當(dāng)前系統(tǒng)，而0.55NA代表正在開(kāi)發(fā)的高NA系統(tǒng)。

4.接下來(lái)的兩列顯示了ASML證明的20mJ / cm 2和30mJ / cm 2劑量的通量。這些吞吐量基于更典型的DRAM應(yīng)用中每個(gè)硅片的96 field。

5.發(fā)貨的系統(tǒng)數(shù)量是IC Knowledge對(duì)2020年第4季度按類型發(fā)貨的NXE：3400B和NXE：3400C系統(tǒng)數(shù)量的估計(jì)，ASML不提供這個(gè)。

6.下一欄是NXE：3400B當(dāng)前的可用性約85％，NXE：3400C當(dāng)前的可用性約90％。3400C具有新的模塊化容器，可減少停機(jī)時(shí)間。長(zhǎng)期ASML的長(zhǎng)期目標(biāo)是使其達(dá)到DUV系統(tǒng)典型的95％可用性。

7.最后一欄介紹了有關(guān)系統(tǒng)和用法的一些注釋。我們認(rèn)為7nm邏輯生產(chǎn)主要在3400B上進(jìn)行，而5nm在3400C上進(jìn)行。我們預(yù)計(jì)即將在未來(lái)一到兩年內(nèi)投入生產(chǎn)的3nm工藝將主要在3600D系統(tǒng)上生產(chǎn)。

密集圖案EUV的關(guān)鍵推動(dòng)因素是Pellicles的可用性，現(xiàn)在有可用Pellicles可用。Pellicles的使用會(huì)降低生產(chǎn)量，是否使用Pellicles取決于你所打印的圖案密度。圖4顯示了EUV Pellicles透射的狀態(tài)。

圖4. EUVPellicles傳輸。

當(dāng)前在生產(chǎn)中使用了一些Pellicles。

High-NA EUV（0.55NA）

High-NA現(xiàn)在已經(jīng)從PowerPoint幻燈片發(fā)展到工程設(shè)計(jì)，再到構(gòu)建模塊和框架。預(yù)計(jì)首批High-NA工具（0.55NA）將于2022年下半年交付。這些EXE：5000系統(tǒng)可能與EXE：5200系統(tǒng)一起用于研發(fā)，原因是EXE：5200系統(tǒng)將于2025/2026年成為第一批High-NA生產(chǎn)系統(tǒng)。（見(jiàn)圖3）。

當(dāng)前的0.33NA系統(tǒng)一次曝光即可打印到大約30nm的間距。現(xiàn)在正在進(jìn)行工作以一次曝光來(lái)演示28nm以及最終26nm的線條和空間。臺(tái)積電目前正在生產(chǎn)的5nm工藝的M0間距為28nm，我們認(rèn)為這一層在當(dāng)前生產(chǎn)中可能是雙圖案的EUV，而其余使用EUV的層則是單圖案。對(duì)于將于今年晚些時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)的的臺(tái)積電3nm工藝，我們預(yù)計(jì)將有幾個(gè)EUV雙圖案金屬層。目前估計(jì)0.55NA系統(tǒng)進(jìn)入生產(chǎn)的時(shí)間大約在2025/2026時(shí)間范圍內(nèi)，我們可能會(huì)看到2nm的代工廠和Intel的5nm工藝正在生產(chǎn)，然后再進(jìn)行廣泛的EUV雙重打樣。055NA EUV可能會(huì)首先出現(xiàn)在晶圓廠的生產(chǎn)中。

圖5展示了高NA EUV的技術(shù)價(jià)值。

圖5.高NA技術(shù)值。

與0.33NA EUV相比，0.55NA EUV的另一個(gè)值是較高的對(duì)比度，這就讓他們可以以低得多的劑量打印出密集的特征，從而提高了通量（圖3是特定劑量的通量，不考慮降低劑量）。圖6展示了0.55NA的優(yōu)勢(shì)。

圖6.密集圖案的高NA吞吐量?jī)?yōu)勢(shì)。

還正在進(jìn)行改進(jìn)的EUV掩模吸收層的工作，以提高對(duì)比度和分辨率，請(qǐng)參見(jiàn)圖7，并要改進(jìn)光刻膠，請(qǐng)參見(jiàn)圖8。

圖7.改進(jìn)的掩膜吸收層。

圖8.改進(jìn)的光刻膠。

當(dāng)前，他們正在制造用于高NA工具的模塊和框架。

結(jié)論

ASML繼續(xù)在其整個(gè)DUV和EUV系統(tǒng)產(chǎn)品組合中提高吞吐量和分辨率。隨著高NA系統(tǒng)制造的進(jìn)行，通往1.5nm邏輯及更高工藝的道路正在醞釀之中。

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