来自行业的见解

EUV光刻光源技术

Cymer,Inc的Euv战略营销副总裁Nigel Farrar博士与Zeooptics谈论光刻光源技术。

作为光源开发的领导者,您能否向我概述Cymer和该公司开发的关键技术?

Cymer成立于1986年,为半导体行业开发和制造光源。这是行业远离汞灯光源转向准分子激光光源的时候–延迟的过渡并没有开始倾斜,直到1996年,当大美人迅速发展并公开。

大梅内最初提供氪气氟化物(248nm)光源到行业,然后开发出氩氟化物(193nm)光源支持两者 氩氟化物干燥和浸入式光刻技术。

该行业规划的下一个波长步骤是转向极端紫外线(EUV),这是一个大波长跳至13.5 nm。这涉及源和曝光工具设计的许多大变化,因为在这种波长下大多数材料不传输光。

常规透射 镜头不能使用;需要反光光学器件。该系统还必须操作真空,因为空气也会在该波长处吸收。

Cymer已经在现场运营了许多EUV来源,我们正在继续在下一代来源上工作。

您专注于应用程序的哪个关键领域?

Cymer制造半导体工艺设备。光刻 是整个半导体制造过程的关键推动器。

芯片由多个过程层组成,其中电路或设备设计在晶片上制造–许多进程都参与构建设备(即,首先,然后制造晶体管 接线互连晶体管).

构建芯片可以有20至50层所需的层,并且每层需要图案化步骤,其需要曝光工具。

这些曝光工具由ASML,尼康和佳能制成,并且Cymer提供了在这些工具中使用的光源,以将电路图案暴露在晶片上。

EUV.. Lithography Source 3000.

EUV.. Lithography Source 3000. Image courtesy of Cymer.

目前与大康的发展之一是行业’S转变为极端紫外线(EUV)光刻旨在开发较小且芯片更快。 Cymer如何建立面对这一挑战来帮助维持过渡?

分辨率取决于波长,并且非常短的EUV波长使得能够非常高分辨率的曝光工具。 EUVL技术存在许多挑战。首先,系统必须在真空中运行;使用空气将吸收太多的光线在该波长处。

曝光工具和源都具有内部疏散的血管,因此通过该容器的光的气体分子几乎没有吸收。 

Cymer将如何从3100个试点来源转变为他们的前3300个生产来源?涉及的发展过程将是什么?

3100个消息人士今天出现在现场(我们在Chipmaker开发Fabs中共有五个这些来源)。这些来源对于芯片制造商来说很重要,以了解技术并开发他们的流程。

3300个源设计为大量生产系统。两个来源都基于与其集成的曝光工具的ASML名称。 3300是更高分辨率的曝光工具。就源而言,关键差异是提供的电量。

3300个源将具有比3100更多的电源输出,功率很重要的原因是因为更高的功率允许更高的吞吐量,并且较高的吞吐量意味着更低的操作成本。收缩晶体管的目的是在晶片上获得更多,并减少 cost per  transistor.

因此,重要的是,处理晶片的成本不会显着增加,否则下一代晶体管不会达到成本降低 该行业正在瞄准。

在考虑深紫外线时(DUV)光刻,对较小特征的需求很高。你能解释为什么Duv光刻在面对这种需求方面达到了局限性吗?

如上所述,分辨率取决于在众所周知的瑞利分辨率方程中定义的波长。 更高的分辨率意味着 较小的功能可以是 printed on the wafer。这取决于波长并与曝光镜头的数值孔径相反。

所以有两种方法可以改善分辨率:1)减少波长,2)增加数值孔径。在DUV波长下,该行业已达到最大数值孔径,即使在使用浸入式光刻时也是实用的(即,在镜头和晶片之间使用水以允许数值 孔径大于1).

增加NA的局限性主要是材料;存在略高的数值孔径的路径,但这些孔径需要用于镜头,浸入液体和晶片上的新材料,这产生了不会抵消益处的复杂性和成本。

还考虑了在DUV波长中进行增量步骤的其他方法–457 nm波长工具已被调查多年, also had  许多材料挑战。

因此Duv已达到缩放波长的极限和 使用其他技术延长数值孔径和分辨率,这些技术增加了诸如双图案的分辨率。此过程对Rockay进行了严格的要求,用于模式放置和其他流程预算项目。

由于波长的大幅降低,该行业宁愿回到一个曝光技术,因为波长的大大降低。 

新技术将允许芯片制造商增加芯片功能的分辨率?

EUVL存在许多替代技术,例如电子束(多个电子束直接写)技术和印记技术,这两者都有能力产生小功能。

电子束技术已经存在很长一段时间,固有地具有高分辨率,但却是一个非常缓慢的过程,从而降低了其成本竞争力。印记技术是在掩模上产生释放图案的位置,并将直接印在晶片上的材料中。

这种方法的最大问题之一是用掩模触摸晶片可以引入缺陷,如果有太多可以限制晶体管性能或设备产量。

还有另一个称为定向自组装的技术,其中块共聚物可以设计为自组装成 晶圆上的功能。该技术仍然需要在自组装过程之前通过传统的曝光工具在晶片上打印模板。

EUV.. lithography is a great example of technological advancements for the semiconductor industry. How does this technology compare to prior lithography techniques?

EUV..L uses reflective optics instead of transmissive optics, which is the biggest difference.

传统的玻璃材料在该波长处不传输,因此我们必须使用最多70%反射的反射镜,因此如果系统中有很多镜子,则每次反射都会丢失大量光。这对源功率提出了更大的要求 在过去,这就是为什么来源是EUVL曝光工具的这一重要组成部分。 

集成激光生产等离子体(LPP) EUV light source.

集成激光生产等离子体(LPP)EUV光源。图像礼貌的美洲人。

您能否概述半导体国际技术路线图(ITRS)这是如何推动半导体行业的?如何与之相关“Moore’s Law”?

两者都密切相关。摩尔’S法基于观察到芯片上的晶体管数量从代代产生增加。

ITRS.提供了在光刻,沉积,设备技术等中所需采取的详细信息,并为这些要求提供时间框架,以便行业留在摩尔’s Law (即,路线图详细介绍了摩尔’S法律驱动规范和性能,及时保持轨道).

CMER目前正在开发新的平板显示器行业的新结晶工具。您能解释这一新发展背后的灵感和可能涉及的挑战吗?

Cymer最近宣布将停止开发该行业的产品。我们正在开发和制造多晶硅再结晶工具。但是,对于我们瞄准的应用程序,该行业似乎正在迁移到不使用的替代过程 polysilicon.

虽然多晶硅提供了更好的质量设备,但它更昂贵,并且在看到行业之外,远离这种方法,我们决定停止我们为平板行业的产品开发。 我们将继续支持已在客户设施中安装的产品。

从全球角度来看,如果思考应用领域,那么您的技术需求最多?

Cymer将其产品提供给全球各个芯片制造商。领先的芯片制造区域是 韩国,台湾,日本,中国,新加坡,美国和欧洲的一些国家,我们销售到所有这些国家。现在,亚洲最大的半导体设备需求。

作为引领光发电的主要公司,您如何在未来十年内看到这个行业的进步,以及您将如何跟上这些变化?

对新技术的需求不断,特别是在消费地区。产品如 智能手机和平板电脑与包括越来越多的功能越来越强大。

这些设备需求增长的关键因素是可移植性(即,计算能力很重要,但电池寿命必须足够)等等,因此需要具有提供性能而不会消耗太多的晶体管设备;因此,使用诸如EUV的光刻来缩小设备允许芯片制造商将更多功能和更多的功能包装到这些便携式设备中,并在不消耗太多的电源的情况下实现此功能。

今天的消费者希望这些设备不断地无线连接到互联网,以便他们可以拉出信息并处理此数据–这需要很大的力量。因此,关键是要确保这些设备对用户的低功耗,可以使这些设备更小。 

EUV..L will be introduced and then extended to provide the capability to produce multiple generations of smaller chips, and this is why there is such strong industry demand for this technology.

关于Nigel Farral博士 尼格尔博士法拉雷尔博士

Nigel Farrar,博士担任Cymer,Inc。的EUV战略营销副总裁,是其科学顾问委员会的成员。他于1999年加入了Cymer,并有LED活动,以确定微光线过程中光源的关键性能因素。

在加入美洲山之前,他在惠普在高级微光术技术上花了十五岁。他在微光学过程技术领域撰写了40多篇技术论文。他拥有科学学士学位和博士学位。在英格兰布里斯托大学的物理学中。

 

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    Cymer,Inc ..2019. EUV.. Lithography Light Source Technology. AZoOptics, viewed 14 May 2021, //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=441.

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