最新：美國新技術顛覆EUV光刻？想多了

早前，SPIE 高級光刻會議隆重舉行，應用材料公司在會議上宣布了他們的 Sculpta 圖案成形工具，這在媒體中引起狂呼我，有人甚至以為ASML的EUV終于迎來了對手。

但在本文作者Scotten Jones看來，這個設備遠非革命性的。上周，他還采訪了先進產品集團（Advanced Products Group ）的董事總經理兼總經理 Steven Sherman，并討論了新工具。

介紹

(資料圖片)

曝光系統的分辨率由瑞利準則給出：

R =k1λ/NA

其中k 1是工藝相關因素，λ是曝光波長，NA是光學系統的數值孔徑。

半導體行業(yè)不斷向更小的尺寸發(fā)展，以實現更大的晶體管/位密度。

隨著 EUV 延遲多年，DUV 通過多種技術得到擴展，其中多次曝光相結合以創(chuàng)建比單次曝光更高分辨率的圖案。

一旦 EUV 進入生產，多重圖案化在許多情況下被單一 EUV 曝光所取代。

根據瑞利標準，當前 0.33 NA EUV 系統的最終分辨率應該約為 20 納米，但我們目前還遠未意識到這一點。

ASML 在工廠用簡單的一維圖案在平坦晶圓上測試 EUV 系統至 26nm，但在生產中 30nm 是當前的實際限制，即使那樣，在某些情況下，尖端到尖端的要求可能需要額外切割或塊掩碼。

對于單次 EUV 曝光，尖端到尖端的間距目前限制在大約 25 到 30 納米，并且需要第二個 EUV 掩模才能達到 15 到 20 納米的尖端到尖端。下一代工藝將需要多個 EUV 多重圖案化層。Sculpta 工具旨在解決這種情況。

應用材料的介紹

在他們的演示中，Applied Materials 描述了兩個常見的案例，其中兩個 EUV 掩模用于創(chuàng)建圖案。

第一個是通過 EUV 掩模形成密集互連線，然后使用第二個 EUV 掩模切割或阻擋圖案以在正交方向上實現緊密的尖端到尖端。

第二種情況是，一個 EUV 掩模用于創(chuàng)建細長接觸陣列，然后使用第二個 EUV 掩模創(chuàng)建第二個接觸陣列，與第一個陣列相比，尖端到尖端的間距更小。細長的觸點對于降低對放置錯誤與線路的敏感性是可取的。

Applied Materials 在他們的演示中展示了一個簡化的光刻-蝕刻光刻-蝕刻工藝流程，該流程使用兩個 EUV 掩模結合兩個蝕刻來創(chuàng)建圖案，見圖 1。

圖 1. EUV 雙圖形工藝流程。

在圖 1 中，說明了兩次光刻蝕刻。在每次通過沉積步驟時沉積薄膜，薄膜被平面化，光刻圖案形成并測量，圖案被蝕刻到薄膜中，然后被清洗并再次測量。Applied Materials 將每次光刻蝕刻過程的成本描述為大約 70 美元。

單次 EUV 曝光成本大約是整個光刻通過成本 70 美元的 2 倍，整個光刻通過成本是 Applied Materials 保守估計的 70 美元的幾倍。通過關聯處理消除 EUV 曝光具有很大的價值。

Sculpta 工具是建立在 Applied material Centura 平臺上的蝕刻工具，它使用成角度的反應帶狀光束來拉長硬掩模中的圖案。討論的兩個例子是：

形成具有相對較寬的尖端間距的線條和空間光柵，然后使用 Sculpta 工具縮小尖端到尖端，見圖 2。

形成密集的圓形接觸孔陣列，然后使用 Sculpta 工具拉長接觸孔，見圖 3。

在這兩種情況下，具有兩次 EUV 曝光和相關處理的 Litho-Etch - Litho-Etch 工藝被簡化為單個 EUV Litho-Etch 工藝，然后是 Scultpa 工具成型工藝。

圖 2. 互連線的圖形整形。

圖 3. 觸點的圖形整形。

圖 4 展示了 Sculpta 工具，它是一個 Centura 集群工具，帶有四個帶狀束蝕刻室。

圖 4.Centura Sculpta 工具。

Applied Materials 表示，Sculpta 工具是領先邏輯客戶的多層記錄工具，他們在新聞稿中引用了英特爾和三星的正面評價。

我們的分析

首先要了解的是 Sculpta 工具解決的是端到端的問題，而不是通用的分辨率增強解決方案。

如果您今天需要低于 30 納米的分辨率，您仍然會關注 EUV 多重圖案化，例如基于 EUV 的 SADP。Sculpta不會“修復”基本的 0.33 NA EUV 限制，也不會消除未來的High NA EUV 工具的需求。

然而，它可以消除一些用于創(chuàng)建緊密尖端到尖端的 EUV 掩模，這有助于緩解 EUV 曝光系統短缺并節(jié)省成本、工藝復雜性和可能的環(huán)境影響。

這就提出了節(jié)省成本的問題。一個標準的 4 室集群工具蝕刻機的成本應該在一千萬美元的范圍內。Sculpta 工具可能有專門的腔室，會增加成本，但如果它的成本超過 1500 萬美元，我會感到驚訝（Applied Materials 沒有提供任何指導）。

根據 ASML 的財務報告，到 2022 年，ASML 的 EUV 系統的平均 ASP 接近 2 億美元。

加上沉積、蝕刻、CMP、清潔、檢查和計量設備，并將其與 Sculpta 工具、一些檢查和計量工具以及可能的清潔工具進行比較，資本成本的節(jié)省應該是可觀的。

關鍵問題是 Scupta 工具的吞吐量是多少。

我向 Applied Materials 詢問了這個問題，被告知這取決于成形量和所使用的硬掩模材料（圖案成形是在圖案蝕刻到最終薄膜之前對硬掩模完成的）。

由于所需的精度，如果蝕刻時間相對較長，因此工具吞吐量相對較低，我不會感到驚訝，但 Sculpta 工具的速度必須非常慢，才不會成為比EUV 光刻-蝕刻循環(huán)。

其他問題是該技術的實際過程限制在哪些地方可以應用。

事實上，它已經被多層采用 - 至少在一個主要的邏輯生產商認為這是一個有前途的解決方案。

總之，我認為這是對平版印刷師工具集的有用補充。

它可能不是革命性的，但會很好地增強 EUV 工具的能力，并且可以看到前沿邏輯和 DRAM 制造的廣泛采用。

責任編輯：憲瑞

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