面对EUV光刻技术，芯片制造商如何权衡复杂分类

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 图3：该EUV的复杂性。来源：ASML

在EUV中，电源将等离子体转换成13.5nm波长的光。 然后，光反弹了10个多层镜子的复杂方案。

在这一点上，光通过可编程照明器并击中面罩。 从那里，它会弹出六个多层镜子，并以6％的角度击中晶片。

图4：准确弹跳光  来源：ASML /Carl Zeiss SMT Gmbh

最大的挑战是电源。它不会产生足够的电源或EUV光，以使EUV扫描仪能够足够快，或使其经济可行。

为了使EUV进入HVM，芯片制造商需要能产生250瓦功率的EUV扫描器。这转化为每小时125瓦的吞吐量（wph）。

实现这些目标所花费的时间比预期的要多。不久前，源产生的功率只有10瓦。然后，ASML的电源从80瓦特移动到125瓦特，将EUV的吞吐量从60瓦特提高到85瓦特。

今天，ASML正在准备首款生产的EUV扫描仪NXE：3400B。该工具的数值孔径为0.33，分辨率为13nm。 ASML高级产品经理Roderik van Es表示："如果您看系统的成像性能，我们（已完成）13nm LS和16nm IS。 （LS是指线和空间，而IS是隔离线。）

最初，该工具将装载一个140瓦的源，实现100瓦的吞吐量。最近，ASML已经展示了一个250瓦的来源。根据Es的说法，这个250瓦特源的工业化版本将在年底前发布。

即使是250瓦的光源，但是平板印刷师担心系统的正常运行时间。 今天的193nm扫描仪可以不间断地在制造厂以250W或更快的速度运行。 相比之下，预生产的EUV机器的上升时间却在70％和80％左右。

Stifel Nicolaus Ho表示："可用性或工具在需要停机维护之前可以运行多长时间，仍然是一个令人担忧的问题，特别是对于英特尔来说。 如果希望90年代高可用性指标的英特尔公司，则可用性水平不能达到70％甚至80％。"

不过还有待观察的是NXE：3400B在现场表现如何。 如果仍然存在正常运行时间问题，平板电脑正在研究为冗余目的购买额外的工具的想法。

那当然，这是一个昂贵的提议，芯片制造商宁愿避免。 分析师表示，每个EUV扫描仪售价约为1.25亿美元，而今天的193nm浸没式扫描仪则为7000万美元。

阻抗的问题

多年来，EUV的首要挑战是电源。现在最大的挑战是从源头转移到涉及抗蚀剂的过程。

EUV可分为两大类：化学放大抗蚀剂（CAR）和金属氧化物。 CAR在业界使用多年，利用基于扩散的过程。较新的金属氧化物抗蚀剂基于氧化锡化合物。

所谓的抵抗力也涉及所谓的RLS三角分辨率（R），线边粗糙度（LER）和灵敏度（S）之间的三个指标之间的折衷。

为了达到所需的分辨率，芯片制造商希望以20mJ / cm 2的灵敏度或剂量进行EUV抗蚀。这些抗蚀剂是可用的，但它们比以前想象的更难加入HVM。

"在32nm间距和以下，无论何种剂量，无论CAR还是金属氧化物，无论如何，至少在理由范围内（<100mJ /cm²），"GlobalFoundries Levinson说。

然而，该行业已经开发出在30mJ / cm 2和40mJ / cm 2工作的EUV抗蚀剂。基于RLS三角形的原理，较高剂量的抗蚀剂提供更好的分辨率。但是它们较慢并影响了EUV的吞吐量。

采用30mJ / cm 2的剂量，根据ASML，具有250瓦特源的EUV扫描仪的吞吐量约为104-105Wph，不含防护薄膜，低于期望的125wph目标。

Levinson说："现有的EUV抗蚀剂能够支持7nm HVM，但是随着我们走向更小的CD，我们脱离了悬崖。" "下一个节点可能处于危险之中，因为耗时少的抗氧化剂时间过长。"

这是关于在20mJ / cm 2下开发抗蚀剂的时间和金钱。该行业正在开发针对5nm的抗蚀剂。

抗拒挑战是艰巨的。 Lam Research的技术总监Richard Wise在最近的一次活动中说："剂量不一定是我们想要的。" "由于EUV的随机效应，降低剂量有很多根本的身体挑战。"

随机指标是随机变化的另一种方式。光是由光子制成的。 Fractilia首席技术官Chris Mack解释说，暴露少量抗蚀剂的光子数量与所需的曝光剂量相对应。 "但是这个平均值有随机变化。如果曝光该抗蚀剂体积的光子数量较多，则相对随机变化较小。但是，随着曝光少量抗蚀剂的光子数量变小，该数量的相对变化就会变大。

这种效应称为光子散粒噪声。散粒噪声是光刻过程中光子数量的变化。

所有类型的光刻受到随机性的影响，但是对于EUV而言更糟。"首先，EUV光子比193nm光子携带能量的14倍。所以对于相同的曝光剂量，有14倍的光子，"麦克说。 "其次，我们正在努力通过使用低曝光剂量来提高EUV扫描仪的吞吐量。这也意味着更少的光子。光子越少，光子或射击噪声就会有很大的随机不确定性。"

光子数量的变化是有问题的。 "我们有更高能量的光子，但还不够。因此，我们有线宽粗糙度和线边粗糙度（图案），"TEL技术人员资深成员