大数值孔径EUV光刻需要更大尺寸光掩膜板吗?

2013-08-05 09:38:07来源: EEWORLD

目前,芯片行业的主流刻蚀技术为193nm浸没式光刻外加双重图形成型技术(double patterning),然而随着特征尺寸的不断缩小,人们难以找到折射率更高的浸入液。并且双重图形成型技术要求在同一层面上刻写两次之外,还需要一个附加的腐蚀步骤,所以成本非常高。基于这两点,对EUV(极紫外光刻)的投入与期待也是大势所趋。

随着近几年EUV光刻机的试生产,关于是否需要更大尺寸光掩膜板的问题随之而来,产业是否需要?

近日,荷兰光刻设备生产巨头ASML透露,该公司首次量产的EUV光刻机有望提供70片晶圆/每小时的生产能力,机器型号为 NXE:3300B,在明年的某个时候。显然,70片晶圆/每小时的生产能力需要配备持续功率在100W以上的光源,而目前的光源的持续功率只能达到50W,光刻设备厂商说。如果ASML的说法得以实现,那么在不久的将来,我们就可以看到EUV光刻机和其生产线出现在各大代工厂,但是若想进入主流的生产线,EUV技术的throughput还有待提高。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。

根据Rayleigh定律,投影式光刻机的分辨率R= k1r/NA,其中r是光刻波的波长,k1为设备系数,NA为数值孔径;所以增加NA值是提高分辨率的有效途径之一;半导体行业进入10nm工艺节点可选择的主要方式有EUV外加双重图形成型技术或者选择更高的数值孔径(NA)的EUV曝光技术。如果选择增大数值孔径的方法,就意味着增加EUV曝光工具的放大率,也就是缩小曝光区域面积,这样就需要增大曝光量,throughput就会随之下降——除非选用大尺寸的光掩膜板。

throughput才是产业中最关键的问题,据发表在SPIE的技术论文来看,采用增大数值孔径的技术throughput将削减50%,用较大尺寸的掩膜板可以缓解这种现象,Toppan Photomasks的CTO Franklin Kalk指出。“这很有意思,增大掩膜板可以缓解对throughput的削减,但是不能消除这种负面作用,”他说。

其实,所有问题又都回到光功率上,“如果我们增加掩膜板的尺寸,但是没有足够的光源的话,这样做也不能提高throughput,”Applied Materials掩膜板刻蚀业务 的CTO  Banqui Wu说。“如果我们找到足够的光源,我们可以提高分辨率和throughput。”

如果大数值孔径的EUV技术是为10nm结点工艺准备的,换成更大尺寸的掩膜板,九英寸是可能实现的。这个行业准备好改变了吗?这仍有待观察,但大家一致同意的一件事:它将需要相当大的资本投资周期。

“它将要花费很多钱,”Toppan的 Kalk说。“我们没有对九英寸的EUV掩膜板生产线或12英寸的EUV掩膜板生产线做一个透彻的分析,但是至少要花费2亿美元,”他说–大约相当于如今前沿生产线(生产用于28nm工艺的掩膜板)成本的一半。

这可能意味着在光掩膜板供应链的变化。虽然三大半导体光掩膜板供应商Toppan, Photronics 和Dai Nippon已经携手与各大前沿的IDMS合作,但只有少数公司可能在未来几年内开发10nm节点芯片,这会带来相当大的资本支出

除了经济问题以外,更换更大尺寸的掩膜板还有许多技术问题需要解决,如临界尺寸(CD)的分辨率和掩模计量和缺陷。

关键字:EUV

编辑:冯超 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2013/0805/article_9265.html
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