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摘要
? ? ? 經(jīng)過多年的努力，極紫外(EUV)光刻技術(shù)在2018年達(dá)到了一個重要的里程碑:為先進(jìn)半導(dǎo)體器件的大規(guī)模生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了250瓦的EUV源功率，提供了在20 mJ/cm2的劑量下每小時超過140個晶片的工具生產(chǎn)能力.對于多個系統(tǒng)，全晶圓臨界尺寸(CD)均勻性現(xiàn)在小于0.5納米，而匹配機(jī)器覆蓋為1.1納米。這些成像和覆蓋性能滿足5納米節(jié)點(diǎn)邏輯和16納米動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)器件的生產(chǎn)要求。與此同時，ASML繼續(xù)提高EUV曝光工具的性能，以獲得更高的吞吐量、更好的圖像質(zhì)量和更嚴(yán)格的覆蓋規(guī)格，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)率和能力。需要進(jìn)一步改進(jìn)抗蝕劑和掩模材料，以將EUV單一圖案化擴(kuò)展到低k1狀態(tài)。最后，ASML已經(jīng)開始開發(fā)一種數(shù)值孔徑為0.55的EUV曝光系統(tǒng)，以便在未來十年后繼續(xù)擴(kuò)大半導(dǎo)體制造的規(guī)模。
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介紹
? ? ? EUV光刻技術(shù)的發(fā)展加速，并展示了一種基于EUV的測試器件結(jié)構(gòu)。2011年，R&D曝光系統(tǒng)，NXE:3100，包含新開發(fā)的光學(xué)系統(tǒng)，其數(shù)值孔徑為0.25，被開發(fā)并交付給半導(dǎo)體公司[5]。NXE:3300系統(tǒng)于2013年交付，其較高的NA為0.33[6]。這些掃描系統(tǒng)的發(fā)展促進(jìn)了掩模和抗蝕劑材料的發(fā)展。最新的系統(tǒng)(NXE:3400)于2017年開發(fā)[7]，截至2018年底，共有40個0.33NA EUV系統(tǒng)交付給我們的客戶。
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EUV曝光系統(tǒng)概述
? ? ??具有六反射鏡投影光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的EUV光學(xué)系統(tǒng)， 包括掩模在內(nèi)的所有照明和投影光學(xué)器件都是鏡子。由于EUV光的波長是193納米深紫外(DUV)光的1/14，鏡面的表面輪廓和粗糙度要求高得多的精度，以保持足夠低的像差和眩光。
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NXE系統(tǒng)性能:3400B
成像和疊加??略
缺陷
? ? ? 缺陷的挑戰(zhàn)是并行解決的:減少掃描儀的貢獻(xiàn)和開發(fā)一個EUV兼容的薄膜，可以承受所需的高電源功率和吞吐量。與EUV兼容的薄膜也在并行開發(fā)。EUV薄膜必須達(dá)到高且均勻的透光率，同時滿足耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度和耐EUV光性的要求。
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生產(chǎn)力
? ? ? 通過各種源和掃描儀的發(fā)展，生產(chǎn)率不斷提高。需要超過200瓦的源功率來支持每小時125個晶片的生產(chǎn)率。通過提高轉(zhuǎn)換效率和增加CO2激光輸出功率來增強(qiáng)錫靶形成，使我們能夠?qū)崿F(xiàn)5 mJ的脈沖能量，對應(yīng)于大于250 W的源功率。包括改進(jìn)的光學(xué)隔離的新的高功率種子模塊是提供所需CO2激光功率的關(guān)鍵技術(shù)。
圖1.EUV源系統(tǒng)示意圖
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圖2EUV電源的性能
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未來的EUV光刻系統(tǒng)? ?略
總結(jié)
? ? ? EUV光刻技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以大量生產(chǎn)先進(jìn)半導(dǎo)體器件的地步。由于高工藝復(fù)雜性以及與光盤和覆蓋控制相關(guān)的困難，涉及ArF浸沒的多種圖案化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了它們的比例極限。由于工業(yè)化技術(shù)的顯著進(jìn)步，EUV光刻技術(shù)使得使用單次曝光工藝的半導(dǎo)體器件的持續(xù)縮放成為可能。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了250瓦的源功率，在20 mJ/cm2的劑量下提供超過140 wph的工具通過能力.最新的系統(tǒng)展示了小于0.5納米的全晶片臨界尺寸均勻性和1.1納米的覆蓋層。這些成像和覆蓋性能滿足5納米一代邏輯器件的要求。ASML繼續(xù)改善EUV掃描儀的性能，以獲得更高的吞吐量和更嚴(yán)格的覆蓋規(guī)格，進(jìn)一步提高生產(chǎn)力和能力。需要對抗蝕劑和掩模材料進(jìn)行額外的改進(jìn)，以將EUV單一圖案化擴(kuò)展到低k1狀態(tài)。最后，ASML已經(jīng)開始開發(fā)一個NA = 0.55的EUV曝光系統(tǒng)，以便在未來十年后繼續(xù)擴(kuò)大半導(dǎo)體制造的規(guī)模。
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