光刻机|Intel欲首发！新一代EUV光刻机空前先进：成本超3亿美金( 二 ) 极紫外光刻|光刻胶|Intel欲首发

2018 年，三星和台积电引入了 ASML 的 0.33 NA EUV 扫描仪，用于制造 7nm 芯片，最近是 5nm 。ASML 的 EUV 扫描仪支持 13 纳米分辨率，吞吐量为每小时 135 至 145 个晶圆 (wph) 。
但 EUV 并不完美。该过程有时会导致不必要的变化和缺陷。系统正常运行时间也是一个问题。
尽管如此，在 7 纳米，芯片制造商正在使用 EUV 来图案化芯片特征，间距从 40 纳米开始。供应商正在使用基于 EUV 的单一图案化方法。这个想法是将芯片特征放在一个掩模上，然后使用单次光刻曝光将它们打印在晶圆上。
芯片制造商希望尽可能扩展 EUV 单一图案。EUV 单次构图在 32nm 到 30nm 间距达到极限，代表 5nm 节点左右。
在这些间距及以上，大致在 3nm 节点，芯片制造商需要寻找新的选择，即 EUV 双图案。在双重图案化中，您将芯片特征分割在两个掩模上并将它们打印在晶圆上。这既复杂又昂贵，但这也是晶圆厂通过 193nm 光刻技术掌握的东西。
有些人可能希望完全避免 EUV 双重图案。“现在我们正在接近 0.33 NA EUV 单次曝光的极限，为此我们正在考虑High NA EUV ， ”来自TEL的工艺工程师 Arnaud Dauendorffer在最近的 SPIE 光掩模技术 + EUV 会议上的演讲中说。
为了避免 EUV 双重图案化，芯片制造商正在推动 3nm 及以上的高数值孔径 EUV 。High-NA EUV 有望实现更简单的单图案方法。
“该工具提供了更高的分辨率。这意味着您可以使用它打印更多功能。航拍图像对比度可实现更好的局部 CD 均匀性， ”ASML 系统工程总监 Jan van Schoot 在会议上的演讲中说。
ASML 的第一个高数值孔径 EUV 系统 EXE:5000 ，具有 8nm 分辨率和 150 wph 的吞吐量。客户出货时间定于 2023 年。然后，在 2024 年底， ASML 将出货新版本 EXE:5200 ，其吞吐量为 220 wph 。
High-NA EUV 的工作原理类似于当今的 EUV 光刻，但存在一些关键差异。与传统镜头不同，高数值孔径工具包含一个变形镜头，支持一个方向放大 8 倍，另一个方向放大 4 倍。所以字段大小减少了一半。在某些情况下，芯片制造商会在两个掩模上加工一个芯片。然后将掩模缝合在一起并印刷在晶圆上，这是一个复杂的过程。
新掩模
High-NA EUV 还需要新的光掩模类型。EUV 和传统的光学掩模是不同的。光学掩模由玻璃基板上的不透明铬层组成，这使得它们可以透光。
有多种类型的光学掩模，例如二元掩模和相移掩模 (PSM) 。
在二元掩模中，铬在选定的位置被蚀刻，从而暴露出玻璃基板。铬材料在其他地方没有蚀刻。在操作中，光线照射到掩模上并穿过带有玻璃的区域，从而暴露出硅片。光不会穿过镀铬区域。
今天也使用 PSM 。“PSM 有很多种，但它们的工作原理是使用相位来抵消不需要的光，从而产生对比度更高的图像， ”Fractilia 的 CTO Chris Mack 说。
今天的 EUV 掩模是二元和反射的。EUV 掩模和/或坯料由 40 到 50 层硅和钼交替薄层组成，位于基板上。这带来了 250 纳米到 350 纳米厚的多层堆叠。在堆栈上，有一个基于钌的覆盖层，然后是一个基于钽材料的吸收器。
在掩模生产中，第一步是创建基板或掩模坯。由掩模坯料供应商制造，坯料用作掩模的基本结构。