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2018年極紫外光刻國際會議報道

來源: 發布時間:2019-06-10 18:00:02

      2018917-20日,在美國加州蒙特利舉行的SPIE掩模技術及極紫外光刻國際會議,本報摘選部分論文: 

  1.美國NVIDIA公司的John Y. Chen等人發表了題目為《加速光刻工藝進展助力高性能計算》的文章: 

  人工智能(AI)下的深度學習在云端“大數據”支持的高性能計算(HPC)的幫助下正在迎來飛躍式發展。NVIDIA公司的通用型GPU(圖形處理器)憑借其與生俱來的大規模并行運算能力,成為加速運算的理想平臺。用于AI的深度學習機器將成為半導體行業的新驅動力。過去,半導體芯片的最小特性尺寸隨著摩爾定律已經大大縮小了。從1971年到2018年,隨著特征尺寸從10微米縮小10納米,每個芯片的晶體管數量從數千個增加到數十億個,且值得注意的是,它的價格已降至幾個百分點。然而,隨著摩爾定律在尺寸縮放節奏上的停滯縮小節點工藝帶來的經濟效益不再能夠彌補晶圓生產的開支,除非我們能找到推進光刻技術發展的方法,從而在芯片上刻寫更多的器件。可預見的將來,唯一可行的方法是EUV,包括EUV掩模,盡管仍然面臨挑戰,但最近取得了很大進展。通過對全世界最新且最復雜的AI芯片說明,演講人將從終端用戶的角度描述關鍵的光刻工藝要求。并結合一個例子說明了為何邊緣排布的精度要求如此之高,才能推進集成電路密度向下一節點進軍。 

  2.美國HJL公司的Harry J. Levinson等人發表了題目為《EUV光刻現階段的挑戰和機遇》的文章: 

  半導體工業正處于在使用極紫外(EUV)光刻進行大規模制造(HVM)的關鍵點。 然而,仍有若干領域亟待光刻技術工藝的提升,最顯著的是曝光工具可靠性(特別是光源)和掩模污染問題。這些領域對產能具有重要影響。EUV光刻的未來可期,但仍有一些挑戰需要克服,特別是在光刻膠和計算光刻領域。化學增益光刻膠可能需要找到替代品。光刻膠類型外,曝光劑量必須足夠高,以防止光子噪聲導致大量的產量損失。用于下一代EUV光刻的計算光刻將會非常復雜。 

  3.荷蘭ASML公司的Marcel Mastenbroek等人發表了題目為《NXE3400B型光刻機的大規模EUV光刻量產》的文章: 

  隨著該系列的第五代機型NXE:3400B的推出,ASML公司拉開了EUV光刻大規模生產的序幕,用于7納米節點光刻并帶來了對掩模薄膜的全面支持。本文介紹了NXE:3400B機型的最新光刻性能,其特征在于NA為0.33,瞳孔填充率(PFR)為0.2,吞吐量為每小時125片晶圓。光源功率和系統可用性的進步使得產能持續提高。為了最大化每天晶圓的產量,已經實現了優秀的對準、對焦特征尺寸(CD)控制,將內在工具的穩定性與整機控制系統相結合。我們還將展示相應的對準和成像的性能匹配,以及5nm節點的對焦程序配合度的進一步改進。 

  4.美國SLAC國家實驗室的Juhao Wu等人發表了題目為《用于光刻的基于加速器的集成EUV 光源》的文章: 

  極紫外光刻(EUVL)是使用13.5 nm光源的下一代光刻技術。我們首先討論用于緊湊型EUV光源生成的基于加速器的方法,包括激光誘導微控制(LIM)方案,高增益反向康普頓(HGIC)光源等。這種基于加速器的EUV光源與激光等離子體(LPP)進行比較。除了EUVL所需的高平均功率外在工業應用中,EUV光源的穩定性是一項重要指標。基于存儲環的穩態微分支(SSMB)結構Chao,Int. J. Mod. Phys. A,2015)是一種非常有前的方案,其提供千瓦級平均功率的EUV光源,滿足EUVL的大規模生產需求SSMB克服了單通道高增益系統中常見的大脈沖間功率波動,例如自放大自發發射(SASE)自由電子激光器。在可逆的SSMB配置中,高峰值功率EUV光源的產生和高重復率保持很好地被解耦。 

  5.日本高能加速器研究機構的Hiroshi Kawata等人發表了題目為《EUV-FEL高功率光源發展的第一步:針對POCcERL的升級》的文章: 

  開發高達1kW的高功率EUV光源對于實現3nm節點以減少隨機變化并實現更高的產量是非常重要的。為此,我們提出了一種基于能量回收直線加速器(ERL)的自由電子激光器(FEL),它將產生超過10kW的EUV光,以多臺曝光設備使用。我們研究了減少加速器系統自身尺寸的可行性,其中一部分內容在去年的研討會上提出。我們還提出了使用緊湊型ERL(cERL)作為實現EUV-FEL的第一階段來開發ERL-FEL的POC的想法。在本文中,我們提出了POC的cERL升級計劃。技術既可以實現基于ERL的SASE-FEL,也可以實現EUV-FEL光產生所需的100fs左右的短電子束。前者是FEL產生后可用ERL加速器系統恢復的電子束能量,并具有高重復率(例如大于100MHz)。由于cERL的尺寸限制,POC將在近紅外波長下完成。后者也將cERL處實現通過使用具有動量啁啾的電子束和具有非零縱向色散的磁體組件組合的束壓縮方案。升級的設計值如下再循環電子的能量為80 MeV,注入電子的能量為5 MeV,FEL的波長為1.35微米,電子束電流為10mA,束電荷為60 pC /束,重復頻率為162.5 MHz。我們已經通過模擬研究了電子軌跡,并檢查了可行性。我們也將對POC進行詳細研究。 

  6.日本富士通集團的Toru Fujimori等人發表了題目為《EUV光刻的材料和工藝進展。做好大規模生產的準備了嗎?》的文章: 

  極紫外(EUV)光刻被認為是實現7nm及以下節點制造的最有效方案。隨著近來在光源功率方面的快速進展,過程和材料方面的研究越來越多地加速以滿足大規模生產HVM的要求。因此,實現EUV光刻的關鍵因素之一是選擇能夠以高靈敏度分辨半寬小于15nm的EUV光刻膠材料。人們一直認為EUVL的主要挑戰是同時滿足分辨率Resolution(R) -線寬均勻度 LWR(L) - 靈敏度Sensitivity(S)要求。另一方面,最近的報告表明,還必須考慮隨機效應引起的缺陷以及RLS-權衡的改善。對于7nm節點應用,傳統的化學增益光刻膠CAR)系統是第一個候選者,因為根據KrF和ArF制造工藝多年來充分研究其具有諸如穩定性,金屬污染和后光刻工藝的兼容性性質。然而,其低EUV吸收性能增強了光子發射噪聲(PSN)效應是傳統CAR系統的一個主要缺點,特別是對于低曝光劑量光刻膠工藝。過去,有許多關于EUV吸收特性的CAR系統的研究,但材料設計及其光刻性能仍需要詳細研究。本研究旨在闡明我們是如何克服RLS權衡并減少缺陷的。因此,我們根據工藝依賴性研究和材料設計要求來研究PSN效應,從而開發高EUV吸收率光刻膠。此外,介紹了基于該研究的高EUV吸收率光刻膠光刻效果。 

  7、日本Gigaphoton公司的Hakaru Mizoguchi等人發表了題目為《用于大規模半導體制造的100W平均功率激光等離子體EUV光源的長壽命收集器鏡組展示》的文章: 

  我們一直在基于CO2-Sn-LPPEUV光源,這是用于EUV光刻大規模生產13.5nm高功率光源的最有前景的解決方案。獨特的原創技術包括:混合脈沖CO2激光和Sn液滴雙波長激光脈沖射擊,以及磁場緩釋技術等,這些技術都已在Gigaphoton公司完成開發。我們2014開發了第一款用于大規模生產的實用型光源:“GL200E”。我們於三菱電機合作,完成輸出功率高于20kW的高平均功率CO2激光器的驗證工作 Pilot#1正在運行,它展示了大規模生產的能力; EUV功率平均為111W(突發穩定功率為117W,占空比為95%),轉換效率為5%,來自2016年10月運行22小時的測量結果。可用性期待達到89%(平均2周),此外,磁性緩解功能在100W全開功率(平均30W)假鏡測試中,展現出了出色的鏡面退化率(= 0.4%/ Gp)。最近我們進行了一周的運行測試,在實際的收集器鏡組條件下,使100W(I/F clean)的平均功率獲得了反射率降低率小于-0.4%/ Gp的成績。我們將在研討會上發布最新數據 

  8、荷蘭ASML公司的Eelco van Setten等人發表了題目為《高數值孔徑EUV光刻:EUV成像的下一步》的文章: 

  摩爾定律推動著單位面積晶體管數量每2-3年翻倍一次。為了縮減未來設備的成本,正在開發一種新的高數值孔徑EUV平臺。高數值孔徑EUV掃描儀采用新穎的POB設計理念數值孔徑為0.55NA,可實現8nm HP分辨率和高吞吐量。新穎的POB設計概念解決了在增加NA的前提EUV多層掩模的接收角度限制,同時改變了系統設計和使用方式。在POB中引入中心遮擋減少了POB內ML鏡上的角載荷,從而實現高透射率并因此實現高吞吐量。合理選擇遮蔽尺寸使得對成像性能的影響最小。此外,高數值孔徑掃描儀將配備高度靈活的照明光源,類似于ASML的NXE:3400照明光源,支持低至20%PFR的無損照明形狀。由于使用非偏振EUV光進行成像,因此需要適當考慮所謂的高分辨率的矢量效應。在本文中,我們將展示高數值孔徑EUV系統設計對關鍵性能指標的影響,例如全局CDU,圖形轉移均勻性(套刻精度)以及若干用例中產量下局域CDU的對比度。 

  9、荷蘭ASML公司的Jan van Schoot等人發表了題目為《高數值孔徑EUV光刻機進展》的文章: 

  雖然配備0.33數值孔徑(NA)鏡頭的EUV系統準備開始大批量生產,但ASML和蔡司仍在同時推進NA為0.55的EUV光刻機的研發活動。這款高NA掃描儀的目標是達到8nm的最高精度在未來十年內延續摩爾定律。目前已經確定了一種能夠提供所需數值孔徑的新型透鏡設計這款鏡頭將搭配新型的更快的工件臺和更精的傳感器,實現未來工藝節點所需的密集對焦套刻精度控制。 在本文中,將更新Carl Zeiss和ASML的發展狀況。接下來,我們將討論新設計中固有的幾個主題和更小的目標分辨率:M3D效應,偏振,對焦控制和拼接。 

  10、瑞士的保羅謝爾研究所的Zuhal Tasdemir等人發表了題目為《5nm以下工藝節點的EUV光刻膠評估》的文章: 

  半導體制造業預計將極紫外光刻(EUVL)引入大批量制造(HVM)的努力已經持續十多年之久。支持EUV的光刻膠可用性是HVM的需求之一。雖然業界正計劃將EUVL引入7nm節點的HVM,但重要的是要解決后續工藝節點光刻膠的可用性問題,尤其是高數值孔徑EUVL,其具有精確8 nm半間距的刻寫能力。在本研究中,我們報告了在Paul Scherrer Institut(PSI)的瑞士光源(SLS)上通過EUV干涉EUV-IL)評估的有前景EUV光刻膠的性能。我們評估了有望作為未來技術節點候選材料EUV光刻膠并且評估了它們用于數值孔徑EUV光刻的潛力。已經研究了幾種新的化學增強光刻膠CAR)和非CAR光刻膠,目的是分辨低至10nm 半間距的圖案。雖然到目前為止,CAR的性能僅達到13nm間距hp),但我們公布了最近的一款CAR可以部分解析11nm半間距寬的線。此外,一些其他非CAR光刻膠已達到低至10納米的分辨率。我們評估了基本參數,例如特征尺寸(CD)和線邊緣粗糙度作為劑量的函數,我們估計了曝光寬容度(EL)。此外,我們報告了CAR平臺材料在制造中的最大可擴展性,以及為解決半寬≤10nm的刻寫而開發的新型光刻膠平臺。 

  常哲編譯自: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-SPIE/10809.toc 

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