極紫外光(EUV)微影技術持續取得重大進展。在日前於美國加州聖荷西舉行的國際光電工程學會(SPIE)年度會議上,英特爾(Intel)與三星(Samsung)的專家表示,EUV正緩步進展中,但短時間內仍存在相當的障礙,這讓任何一家公司都難以公開承諾何時才能開始使用這項技術。

另外,比利時微電子研究中心(Imec) 宣佈使用EUV製造5nm製程技術的技巧,將有助於當今所的浸入式掃描器。一般預期,EUV將在2020年左右被採用於幾個關鍵步驟中,從而免於使當今193nm浸入式步進器所需的四次曝光。

KLA-Tencor首席技術專家Ben Tsai在SPIE先進微影(SPIE Advanced Lithography)大會的主題演講中提到:「我認為沉入式微影技術將成為主力,而EUV則將用於選擇層。」

三星指出,該公司積極推動在去年10月宣佈的計劃,將EUV用於7nm製程節點,但該公司尚未透露如何以及何時實現。英特爾則重申過去幾年來的指導原則——「EUV十分適用於在7nm節點使用EUV極其理想,但得等到一切準備就緒後才會導入。」

在現有的8個核心EUV計劃中,有6項計劃已經準備好或即將就緒。英特爾EUV計劃負責人Britt Turkot指出,用於覆蓋EUV晶圓的防塵薄膜仍在開發中,而用於檢測EUV光罩的新工具也還驗證中。

20170301 EUV NT02P1 在8項核心的EUV計劃中有6項已經準備就緒了(來源:Intel)

三星在年度會議中提到一款適用於7nm的EUV光罩檢測工具,該公司自2012年起即已開始投入該技術的研發了。Turkot表示,缺少來自第三方的工具,並不能阻止EUV投入使用,但可能降低良率以及增加成本。

三星EUV計劃負責人Seong-Sue Kim表示,去年底生產其首款EUV光罩,僅存在幾處瑕疪,正適用於修復。「這是一項驚人的成就,在我開始工作時,如果少了EUV,這幾乎不可能實現。」

帶領英特爾整體光罩運作的Frank Abboud表示,英特爾自1992年以來致力於開發EUV光罩。英特爾的EUV工具他認為光罩並不會是EUV的把關項目,並展示英特爾在2014年為光罩設計的全新多光束工具。

英特爾在去年為晶圓廠出貨其首款產品品質的EUV光罩。Turkot指出,英特爾的EUV光罩試產線已經開發出用於14、10和7nm等多種無缺陷的EUV網線了。

發展道路漫長曲折

英特爾和三星的半導體專家都認為,EUV光源功率已經朝向250W目標邁出了重大步伐。然而,EUV製造商ASML在去年年底報告的210W實驗室展示以及現有最佳系統的130W之間仍存在差距。

EUV光源所需的液滴產生器和收集器壽命不斷在延長中,而且也變得更可預測。 Turkot指出,另一家EUV光源供應商——日本Gigaphoton開發的產品展現了「令人鼓舞的結果」。

她說,整個EUV的運轉時間正不斷改善中,但還不夠快。在去年年底時,最新的3350B系統可作業的時間超過了75%,比去年的結果提高了約5%。

20170301 EUV NT02P2 英特爾認為,EUV系統的可用性持續提高,但進展速度還不夠快(來源:Intel)

Turkot樂觀表示,用於避免EUV晶圓缺陷的防塵薄膜正續改善、新的試產薄膜與量產薄膜也開發中。Kim則指出,新的防塵薄膜材料必須能夠承受250W的生產掃描儀。

光阻劑材料即將達到7nm的性能目標,但還要更高的靈敏度。Kim說,這些化學品並不至於成為使用EUV的限制,但如果該技術進展仍無法克服線寬邊緣的粗糙度和邊緣佈局等問題,未來將會限制EUV的發展。

「一旦工具啟動以及運轉,我們就會看到光罩出現越來越多的缺陷,」Turkot說,「我們可能不明白原因,但在多個工具中都會出現這樣的問題,」包括最新的3350B。

好消息是業界目前正使用了14套EUV系統,其中6套是3350B,Turkot說。該設備持續擴展的資料組合有助於更快速地辨識圖樣,從而可能加快進展的腳步。

她將二十多年的EUV開發計劃描述為一條漫長而曲折的道路。「目的地就在彎道附近…我們必須注意目前所在位置以及看清前方道路。」

Imec描述一種EUV途徑,可用於創造5nm邏輯節點、42nm 金屬-1層間距以及32nm M2。它象徵著採用來自研究機構的EUV技術首次完整實現的製程節點,並將有助於開拓此技術。

Imec說,單次EUV阻擋步驟可以完成自對準四極圖案化(SAQP)設計,同時還能僅使用浸入式步進機降低20%的成本。該公司並描述將EUV用於單一圖案化的步驟,有助於削減了SAQP與三重阻障層。然而,這種替代技術可能帶來成本與複雜度增加的問題。

編譯:Susan Hong

(參考原文:EUV Progress, Hurdles Cited,by Rick Merritt)