比利時研究機構Imec和微影設備製造商ASML計劃成立一座聯合研究實驗室,共同探索在後3奈米(post-3nm)邏輯節點的奈米級元件製造藍圖。

imec和ASML之間已經建立將近30年的長期合作關係,此次雙方這項合作是一項為期五年計劃的一部份,將分為兩個階段。首先是開發並加速極紫外光(EUV)微影技術導入量產,包括最新的EUV設備準備就緒。

第二階段將共同探索下一代高數值孔徑(NA)的EUV微影技術潛力,以便能夠製造出更小型的奈米級元件,從而推動3nm以後的半導體微縮。

在第一階段,預計在今年年底前,新實驗室將在Imec的無塵室中安裝ASML的NXE:3400B量產專用EUV掃描儀,並將尋求發展和改善目前的0.33 NA EUV微影技術。利用Imec的基礎設施和技術平台,imec和ASML的研究人員和合作夥伴公司將利用該實驗室主動分析和解決諸如缺陷、可靠性和產量等技術挑戰,並加速EUV技術的產業化。

NXE:3400B EUV系統具有250W光源,每小時可提供超過125片晶圓的吞吐量,這是大量產的重要要求。安裝在Imec的系統還將配備最新的校準和位準感測器,能以高吞吐量實現最佳製程控制,以利於與最新浸潤式掃描儀NXT:2000i進行疊對匹配。NXT:2000i掃描儀將於2019年安裝在imec的無塵室中。

此外,ASML和Imec還將透過新的ASML YieldStar光學度量系統和ASML-HMI多電子束度量設備擴展度量能力,從而更準確、更快速地評估奈米級結構。

而在第二階段,Imec和ASML將聯手打造一座高NA旳EUV研究實驗室,來自兩個組織的研究人員將以更高NA實驗下一代EUV微影技術。具有更高NA的系統能將EUV光源投射到較大角度的晶圓,從而提高解析度,並且實現更小的特徵尺寸。更具體地說,計劃安裝在聯合研究實驗室的新型高NA EUV EXE:5000系統,將以0.55 NA取代目前NXE:3400 EUV系統所使用的0.33 NA。

ASML TWINSCAN NXE:3400 EUV將支援7nm和5 nm節點的EUV量產(來源:ASML)

ASML預計,EXE:5000將於2021年上市,並成為其新一代的EUV微影平台。據該公司稱,高NA的系統在未來十年後將實現幾何晶片微縮,提供比ASML現有EUV系統更好70%的解析度和疊加能力。

Luc Van den hove
Luc Van den hove

Imec總裁兼執行長Luc Van den hove告訴《EE Times》,這些新機器中的第一台將安裝在高NA EUV研究實驗室進行早期測試。那麼Imec在開發後3nm製程的系統時面臨哪些挑戰?Van den hove表示,imec重點投入的三個主要的研究領域包括光阻技術、光罩的防塵薄膜技術,以及製程最佳化。

Van den hove說:「光阻技術還需要進一步改進,才能減少缺陷率。」你希望光阻劑更加靈敏,但更高的靈敏度會增加缺陷率。

他說這是一個多次反覆的過程,能夠逐步提高性能,但這麼多年來的進展速度相當緩慢。然而,他強調,隨著更多的EUV系統部署,生態系統中的光阻劑供應商越來越多,很快地就能夠以更快的步伐帶來更多的改善機會。

EUV的光罩防塵薄膜也來得相當慢。Van den hove表示,最大的挑戰仍然是透明度,Imec正計劃解決這個問題。Van den hove補充說,Imec在當前EUV技術發展中扮演的角色,就在於組織協調所有參與者——從光阻劑、光罩供應商到檢驗和計量以及最終的客戶——的能力。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Imec, ASML Team on Post-3nm Lithography ,by Nitin Dahad)