挺进次世代ASML披露更多EUV光刻机研发新进展.doc

挺进次世代：ASMI披露更多EUV 光刻机研发新进展在最近举办的SPIE高级光刻技术会议上，尽管 EUV光刻工具的发展现状仍显得不够成熟，但 目前唯一一家推出商用EUV光刻设备的厂商 ASML还是给我们带来了一些下一代EUV光 刻机的新信息，而我们也趁此机会给大家总结一 下ASML已经上市和正在研发阶段的 EUV光 刻机的部分性能参数IMEC工作人员正在安装NXE:3100如我们以前介绍的那样，ASML目前上市的试 产型EUV光刻机型号为NXE:3100 ，这款机 型号称最高成像能力为18nm ，尽管这款机型 在曝光功率和产出量方面还存在一些问题，但 ASML表示他们会进一步优化下一代机型的性能，他们预定于2012年推出3100的后续机 型生产的基于DPP放电等离子体技术的光源系 统，这种光源利用放电来加热负载（极微小的锡 滴)产生等离子体，据ASML称Ushio正在开 发过程中的一套DPP光源系统的曝光功率可达 12W而三星公司安装的那台NXE3100 配用 的是Cymer的光源系统，IMEC的那台则采 用Ushio的光源系统另外还有一家生产EUV光源系统的主要厂商 Gigaphot on ,据ASML公司透露，这家公司制造的EUV LPP光源系统据称曝光功率可达 20W左右。

接触孔(con tact hole) 的形状据说三星采购这台EUV光刻机的目的是准备将 其用于内存芯片的生产制造，原因是如果使用 193 nm 液浸光刻+双重成像技术来制造更高 密度的内存芯片中的接触孔结构，其制造成本会 很高，因此三星正在寻找其它的制造方案产出量方面，NXE3100 机型到今年年底可实现60片晶圆/小时的产出量，而目前则每小时 只能加工出5片晶圆按照ASML公司高级产 品经理Christian Wagner 的说法，只有将光源的持续曝光功率提升到100W 等级，才有 望实现60片/小时的产出量目标而按KLA-Tencor 公司高管的说法，EUV光刻机 的每小时产出量必须能维持在 80片晶圆，光刻 机厂商才有可能从中获得稳定的收入NXE3100 其它主要技术参数：其它参数方面，按照ASML公司高级产品经理 Christian Wagner 的说法，NXE:3100 分 辨率可达27nm 级别，可以成像的最小线宽尺 寸和最小线间距尺寸则达到 27/24nm ，最小 接触孔（contact hole） 的孔径尺寸则为 30nm ;数值孔径则为0.25，曝光视场尺寸则 为26mmx33mm（ 原文为26nm ，似乎有 误），套刻误差为4nm，杂散光斑比例（Flare ） 为5%。

Wag ner 还表示，NXE:3100 光刻机目前已 经可以刻制出32/4Onm 直径尺寸的接触孔而如果使用偶极离轴照明式分辨率增强技术 (dipole resoluti on technique) ，系统的分辨率还可以进一步提高到可刻制直径在 20nm 以下的接触孔结构至于在逻辑器件中 的应用，这款机器则据称可用于制造 18nm制程的SRAM芯片NXE3100 售价及主要客户：价格方面，NXE:3100 机型的售价据称约在1亿美元左右光是EUV光刻工具一项业务， ASML公司目前为止从中获利的数额便已经达 到了 10亿美元之巨除了三星和IMEC两家客户之外，还有另外四 家公司也已经向ASML公司订购了NXE:3100 机型，这四家公司分别是Intel ， 台积电，韩国Hynix 以及日本东芝公司而Globalfoundries 公司则跳过了NXE:3100 ,已经提前订购了 ASML尚未开发完成的量产型NXE:3300 机型下一代机型NXE3300B 的主要技术指标及订货状况：据ASML表示，NXE:3100 之后，他们还在 开发其下一代可供量产的机型 NXE:3300. 该 机型的初始型号将命名为NXE:3300B ，这款 机型数值孔径NA为0.33（原来计划的NA值 为0.32，不过ASML公司后来提升了这项规 格），图像解析度可达22nm（原文为0.22nm ，似乎有误）。

该机型的产出量目标是 每小时加工125片晶圆，这意味着其所配套的 光源的持续功率必须达到250W目前ASML 公司已经收到了 10份这款机型的订单附: ASML开发的各型EUV光刻机参数汇总对 比：1h光窥堂秋iS.SnmiJ.Snm0.3$0.250,330.5BE0.2-0.^■0修抽艸M鸟內心帥胡可艮” Y串违轴■t¥s虫卫mtnN«»皿■於痢1尺就26rnmw3 3m«iSinaia-Hiithin# cvfldy (SMOjeJ.-1 -J.Onm4 一帥/n3-5fimMdtc h$d mathme ow&rfa/〔M140)奥妙忙訓liiSjJ.OnmS.OfimThrwohpLitr1 iE ■目戸泊/小Bj攻=f中世R-Misr do諾朮刃不谓so cmz!5....F...1合蜒£0062010U2M2说明：1- ADT 指 Alpha demo tool ，是 ASML 出 品的第一代EUV光刻试验机型；2- 所谓常规照明形式，即指没有应用离轴光照 技术的情况；2-所有三台机型均采用双工作台设计.GlobalFoundries 公司的光刻技术专家Obert Wood 在最近召开的高级半导体制造技术会议ASMC2011 上表示，尽管业界在改善EUV光刻机用光源技术方面取得了一定成 效，但光源问题仍是EUV光刻技术成熟过程 中最忐忑”的因素。

Obert Wood 现在 GlobalFoundries 任职技术经理，负责管理光刻技术的研发，同时他还 在Albany 研发技术联盟中担任管理职务他 早年还曾在贝尔实验室工作了 30多年，而贝尔 实验室则是最早开始支持EUV光刻技术的单位 之一EUV光刻技术所使用的光波波长要比现 用的193nm 光刻技术降低了 15倍以上，仅 13.4 nm Wood 表示，目前EUV光刻机可用的光源及 其功率等级有：1- Cymer 公司生产的可用功率为11W 的激光 等离子体光源（LPP）；2- Xtreme 公司生产的可用功率为7W的放电 等离子体光源（DPP）；3- Gigaphoton 公司生产的LPP光源他同时提醒与会者注意，光源设备生产公司在宣 传和销售光源产品时，应当标出光源的有用功率 而不是用峰值功率或其它功率来忽悠客户EUV光源功率问题仍然令人担忧：会上他还表示，EUV光刻机光源的可用功率必 须增加到100W级别才能保证光刻机的产出量达到60片每小时，这也是芯片商业化生产的最 低产出量要求， 然而，按目前EUV光源的研 发状态，只能够达到每小时5片晶圆的产出量 水平除了最近举办的ASMC2011 之外，即将于7 月13日开幕的Semicon West 大会上，EUV光刻技术研发的各界人士还将对这项技术的最 新发展状态进行汇报。

这次会议上将设置一个高级光刻技术"的研讨环节，该环节则会邀请4 位业内专家讨论EUV光刻技术的光源，光刻机 本体，光掩膜板技术等方面的最近进展•另外这 次会议上来自Cymer ， XtremeTechnologies ，ASML 以及 Sematech 组 织的多位技术专家将举办多场与 EUV光刻技术 的演讲汇报会ASML公司已经售出了三台NXE:3100 试产 型EUV光刻机（严格地说应该是已经完成了在 客户厂房内安装3台NXE:3100 的任务），在推出升级版本的正式量产型 NXE:3300B 机 型前，他们的计划是将NXE:3100 机型的销售量增加到6台或7台水平,NXE:3300B 机型 的产出量预计为125片晶圆每小时Near normal* Laser-Produced Plasma (LPP)• CO2 laser 4 Sn drapl&ts crealss plasma• Debris mitigation by background gas and/or iragnetit fields• Normal inciolerice multitaver collsclor• Manufactured by: Cymer, GPI曲• - EirTM• Electrical Discharge (DPP)* htoctrchy 4-Sn liquid creates plasma•- 0ebris mitigation by 1oH trap*■ G razing inciden匚巳匚ollector■ Manufactured by: Xtreme. Us-hio於 ASMLEUV光刻两种光源流派：LPP与DPPWood表示，在未来的几年内，EUV光源设备 的可用功率必须进一步增加到 350-400W 水 平。

他并认为LPP光源在功率拓展方面的优势 更大，但是设备的复杂程度也更高；而 DPP光 源则主要在设备寿命方面存在隐患 EUV光刻设备的产出量要达到60-100 片每 小时水平范围，才能满足对经济性的最低要求 而大批量生产用的EUV光刻机则需要使用 400W有用功率水平的光源设备，才能保证产出量达到或超过100片每小时的水平这就是 眼下EUV光刻技术所面临的挑战在这样的 产出量水平上，EUV光刻机本体的功率消耗约 在350千瓦，Wood认为：从生产成本上看, 耗电量是光刻机的大头，但这并非不可实现他表示： 除了 EUV耗电量之外，最大的问题 就是EUV光刻用光掩膜版的衬底制作技术，以 及光源功率的问题我个人认为这两个问题是很 难搞定的rrlu<军車除班其師一=0.74 (0_25NA)Double Dipole 193i« = 0-28 (1.35NA)L3UJ号簾豈班甸+S里钛 愷青幌抽黑03按朮EUV与193i+DP 的实际成像对比EUV光刻技术相比现有的193nm 液浸式光刻 +双重成像技术（以下简称193i+DP ）的组合在刻制小尺寸图像时有许多优点，这些优势不仅 仅存在于与193i+DP 技术昂贵的成本的对比 中。

Wood在会上展示了两张分别使用 193i+DP 和EUV光刻机刻制的电路图像，并 称EUV光刻机在系统的k1值仅0.74 ，NA 数值孔径值为0.25的水平上，刻制出的图像要 比 k1 值 0.28 ，NA 值 1.35 的 193i+DP 所刻制的图像质量高很多液浸式光刻系统的k1值极限约在0.25左右， 超过这个限值，光阻胶的对比度参数便会急剧下 降，因此 刻制10nm 制程芯片（电路图像半 节距尺寸为20nm ）时，要想继续使用193i 光刻（原文为ArF光刻，其实就是指193nm 光刻）技术，其实现难度会非常之大掩膜坯瑕疵问题仍需改进：另外，要制作出无瑕疵的掩膜坯（mask blank :即尚未刻出图案的掩膜板）则是另外一 个EUV光刻技术走向成熟需要解决的主要问 题经过多年研究，业内制作光掩膜衬底的瑕 疵水平已经达到每片24个瑕疵，这样的瑕疵控 制水平对存储用芯片的制造来说已经可以满足 要求，但是仍无法满足制作逻辑芯片的要求 ” 并非一片漆黑:ASM。