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光刻机|Intel欲首发！新一代EUV光刻机空前先进：成本超3亿美金( 二 )


为了避免 EUV 双重图案化，芯片制造商正在推动 3nm 及以上的高数值孔径 EUV 。High-NA EUV 有望实现更简单的单图案方法 。
“该工具提供了更高的分辨率 。这意味着您可以使用它打印更多功能 。航拍图像对比度可实现更好的局部 CD 均匀性，”ASML 系统工程总监 Jan van Schoot 在会议上的演讲中说 。
ASML 的第一个高数值孔径 EUV 系统 EXE:5000，具有 8nm 分辨率和 150 wph 的吞吐量 。客户出货时间定于 2023 年 。然后，在 2024 年底，ASML 将出货新版本 EXE:5200，其吞吐量为 220 wph 。
High-NA EUV 的工作原理类似于当今的 EUV 光刻，但存在一些关键差异 。与传统镜头不同，高数值孔径工具包含一个变形镜头，支持一个方向放大 8 倍，另一个方向放大 4 倍 。所以字段大小减少了一半 。在某些情况下，芯片制造商会在两个掩模上加工一个芯片 。然后将掩模缝合在一起并印刷在晶圆上，这是一个复杂的过程 。
新掩模
High-NA EUV 还需要新的光掩模类型 。EUV 和传统的光学掩模是不同的 。光学掩模由玻璃基板上的不透明铬层组成，这使得它们可以透光 。
有多种类型的光学掩模，例如二元掩模和相移掩模 (PSM) 。
在二元掩模中，铬在选定的位置被蚀刻，从而暴露出玻璃基板 。铬材料在其他地方没有蚀刻 。在操作中，光线照射到掩模上并穿过带有玻璃的区域，从而暴露出硅片 。光不会穿过镀铬区域 。
今天也使用 PSM 。“PSM 有很多种，但它们的工作原理是使用相位来抵消不需要的光，从而产生对比度更高的图像，”Fractilia 的 CTO Chris Mack 说 。
今天的 EUV 掩模是二元和反射的 。EUV 掩模和/或坯料由 40 到 50 层硅和钼交替薄层组成，位于基板上 。这带来了 250 纳米到 350 纳米厚的多层堆叠 。在堆栈上，有一个基于钌的覆盖层，然后是一个基于钽材料的吸收器 。
在掩模生产中，第一步是创建基板或掩模坯 。由掩模坯料供应商制造，坯料用作掩模的基本结构 。
为了制造 EUV 掩模坯料，供应商将交替的硅和钼层沉积到基板上 。使用光化和光学检查设备检查掩模坯料的缺陷 。
Lasertec 销售用于 EUV 掩模坯料的光化坯料检测 (ABI) 系统 。ABI 工具使用 13.5 纳米波长，具有 1 纳米（高度）x 40 纳米（宽度）的灵敏度，缺陷定位精度为 20 纳米 。
面向高数值孔径 EUV，Lasertec 正在开发一种具有 1nm x 30nm 灵敏度的新 ABI 系统 。“我们的目标是 10nm 的缺陷位置，”Lasertec USA 总裁 Masashi Sunako 在会议上的演讲中说 。
最重要的是，该行业正在开发用于 3nm 及以上的新 EUV 掩模类型 。在今天的 EUV 掩膜中，吸收体是一种类似 3D 的特征，突出在面罩顶部 。在操作中，EUV 光以 6° 的角度照射掩模 。反射可能会在硅片上引起阴影效应或光掩模引起的成像像差 。此问题称为遮罩 3D 效果，会导致不必要的图案放置偏移 。
为了减轻这些影响，EUV 掩模需要更薄的吸收剂 。在现有的 EUV 掩模中，钽吸收剂的厚度为 60 纳米 。它可以做得更薄，但限制在50nm，这并不能解决掩膜效应 。作为回应，业界正在开发几种新的 EUV 掩模类型，例如 2D、无吸收体、高 k、非反射和 PSM 。
EUV PSM 似乎具有最大的动力 。该技术解决了遮罩 3D 效果，同时还通过更好的对比度提高了图像质量 。
但是 EUV PSM 可能需要不同的材料 。
在 SPIE Photomask/EUV 会议上的演讲中，汉阳大学的研究人员描述了一种相移 EUV 掩模，它由基板上的钌和硅交替层组成 。钌覆盖层位于多层结构的顶部，然后是钽-硼蚀刻停止层，以及作为相移材料的钌合金 。
在一篇论文中，Hoya 开发了各种衰减相移型吸收器并评估了其性能 。“PSM 期望带来成像增益，”来自 Hoya 的 Ikuya Fukasawa 在一次演讲中说 。“但为了开发 EUV PSM 坯料，我们必须满足很多要求 。吸收材料必须具有小的粗糙度和高的抗掩模清洁的耐久性 。当然，吸收体必须在掩模工艺中蚀刻 。”
与 EUV PSM 一样，High k 掩模也在研发中 。High k EUV 掩膜类似于今天的 EUV 掩膜 。该行业正在探索镍等其他材料，而不是钽吸收器 。更薄的镍吸收剂可以减轻掩模效应，但这种材料很难使用 。
与此同时，初创公司 Astrileux 最近描述了一种使用钌材料的新型非反射 EUV 掩模 。Astrileux 首席执行官 Supriya Jaiswal 表示：“我们的掩膜在黑暗区域更暗，在清晰区域更亮，并且整体背景照明和泄漏更少 。”
Astrileux 还描述了一种 2D 掩膜，其中吸收器结合在坯料中 。这家初创公司还谈到了无流子掩膜 。所有这些都在研发中 。


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