在2018年末，三星和臺積電推出了具有5至7個EUV層的7nm晶圓代工邏輯工藝，兩家公司在整個2019年也都加快了這些工藝的生產(chǎn)，現(xiàn)在正在大量生產(chǎn)中。進(jìn)入今年，三星和臺積電都在加快具有12至14個EUV層的5nm晶圓代工邏輯工藝的進(jìn)度，而英特爾正在研究明年有望基于EUV的7nm工藝。英特爾的7納米制程密度應(yīng)與三星和臺積電的5納米制程相當(dāng)。
三星還于2019年末推出了其1z DRAM工藝，該工藝最初是光學(xué)的，但隨后過渡到單個EUV層。2020年3月下旬，三星宣布已出貨100萬個基于EUV的DRAM模塊。三星的下一代DRAM工藝，即所謂的1c代DRAM有望具有4個EUV層。
顯然，EUV已被公認(rèn)為是領(lǐng)先邏輯和DRAM生產(chǎn)關(guān)鍵層的最佳解決方案。
而在今年的SPIE高級光刻會議，ASML的Mike Lercel展示了公司EUV的四個方面：
1、當(dāng)前的生產(chǎn)是使用0.33NA系統(tǒng)完成的，ASML給出了這些系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)和路線圖。2、EUV源是系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，并描述了新的改進(jìn)源的詳細(xì)信息。3、生產(chǎn)0.5NA系統(tǒng)以提高分辨率和生產(chǎn)率的工作狀況。4、ASML收購了HMI，并將繼續(xù)開發(fā)其多光束– Ebeam晶圓檢測技術(shù)。
0.33NA系統(tǒng)
關(guān)于這方面，ASML的總結(jié)如下圖所示：
截至2019年底，ASML已交付了53套系統(tǒng)，并且在該領(lǐng)域已曝光超過1000萬片晶圓。圖2展示了按季度分列的發(fā)貨系統(tǒng)和曝光的晶圓。
圖2
圖2的一個特別令人印象深刻的方面是背景照片，該照片顯示了在未公開客戶現(xiàn)場安裝的成排的EUV系統(tǒng)。該領(lǐng)域的當(dāng)前系統(tǒng)是NXE：3400B，該系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)證明一周平均每天> 1,900 wpd，最好的一天超過2,700 wpd。圖3說明，平均可用性現(xiàn)在已達(dá)到85%，而系統(tǒng)的前10%則為90%。90%一直是3400B系統(tǒng)的目標(biāo)，ASML繼續(xù)努力將3400B系統(tǒng)的可用性提高到90%左右。
圖3
ASML現(xiàn)在已經(jīng)開始交付下一代系統(tǒng)NXE：3400C。NXE：3400C具有改進(jìn)的光學(xué)性能和機(jī)械吞吐量，與3500B相比，新機(jī)器在在20mJ/cm 下可獲得每小時160片晶圓(wph)的效率，在30mJ/cm2下則能獲得135 wph的效率，那就意味著吞吐量提高了約20%。
在3400B，設(shè)備的指定為20mJ/cm 用于生產(chǎn)量，而30mJ/cm 則是因?yàn)樾枰S著特征尺寸的縮小而增加。作者注意到，我相信即使對于7nm晶圓代工邏輯，目前的數(shù)字仍高于30mJ/cm 。
3600C對系統(tǒng)進(jìn)行了幾處改進(jìn)，以提高可用性。據(jù)相關(guān)數(shù)字透露，他們的目標(biāo)是將其可用性提高到95%，這將與DUV系統(tǒng)所達(dá)到的可用性相同。這些改進(jìn)將在源代碼的論文中進(jìn)一步討論。
ASML預(yù)計(jì)在2021年中期以30mJ/cm 交付具有160 wph吞吐量的NXE：3600D，并且更長期地計(jì)劃推出以30mJ/cm 達(dá)到220wph的系統(tǒng)。吞吐量不斷提高的關(guān)鍵是更高的光源功率(請參見EUV光源部分)和更快的機(jī)械處理。在不斷提高dose準(zhǔn)確性，覆蓋(overlay)，CD均勻性(uniformity )和聚焦均勻性(uniformity )的同時，實(shí)現(xiàn)了這些吞吐率的提高。
EUV光源3400B系統(tǒng)上最大的可用性損失原因是液滴產(chǎn)生器和收集器反射鏡，見圖5。
圖5
3400C系統(tǒng)通過自動重新裝錫發(fā)生器，快速更換墨滴噴嘴(droplet nozzle)和方便檢修門以快速更換收集器鏡(mirror swaps)來解決這些問題。
聚光鏡的壽命也在不斷提高，而功率也在增加。
這些改進(jìn)的最終結(jié)果是在現(xiàn)場將3400C系統(tǒng)的正常運(yùn)行時間目標(biāo)定為95%。為了實(shí)現(xiàn)吞吐量的不斷提高，ASML將繼續(xù)提高電源功率。圖8說明了電源功率的趨勢。請注意，從研究到大批量生產(chǎn)的時間大約為2年，因此我們可能會在2022年左右看到500瓦的電源(目前的電源大約為250瓦)。
0.5NA系統(tǒng)曝光系統(tǒng)的分辨率與NA成反比。隨著關(guān)鍵尺寸的縮小，0.33NA EUV系統(tǒng)將需要multi-patterning才能印刷出最小的特征。高NA系統(tǒng)的目標(biāo)是使0.33NA系統(tǒng)的覆蓋率和生產(chǎn)率匹配，同時使單程光刻技術(shù)擴(kuò)展到更小的特征。0.5NA系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)是變形(anamorphic)的，即在一個方向上的放大倍數(shù)為4x，在正交方向上的放大倍數(shù)為8y。這導(dǎo)致場大小是具有相同標(biāo)線片大小的4x/4y系統(tǒng)的場大小的1/2。為了實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率目標(biāo)，掩模臺的加速度是0.33NA系統(tǒng)的4倍，晶圓臺的加速度是0.33NA系統(tǒng)的2倍。
快速階段中傳輸?shù)母倪M(jìn)導(dǎo)致在相同吞吐量下，0.55NA系統(tǒng)比0.33NA系統(tǒng)的吞吐量有所提高。這里應(yīng)該注意，為0.55NA系統(tǒng)開發(fā)的一些高速sateg技術(shù)正在0.33NA系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)一步提高這些系統(tǒng)的吞吐量。
目前，ASML正在實(shí)現(xiàn)晶圓和掩模臺加速并最終確定架構(gòu)。這與0.33NA系統(tǒng)的主要區(qū)別在于新的光學(xué)系統(tǒng)和更快的stage，盡管更快的stage技術(shù)再次用于0.33NA系統(tǒng)。0.55NA系統(tǒng)還需要更好的對準(zhǔn)和水平度。ASML當(dāng)前正在測試特定配置，以確定高加速度下的顆粒生成，并開始收集一些第一批傳感器數(shù)據(jù)。ASML還在世界各地的各種設(shè)施中構(gòu)建0.55NA系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)。
1、康涅狄格州的ASML Wilton負(fù)責(zé)標(biāo)線階段。
2、系統(tǒng)將在荷蘭Veldhoven的ASML總部組裝。
3、德國Oberkochen的Ziess負(fù)責(zé)光學(xué)制造。
4、光源是加利福尼亞圣地亞哥的ASML負(fù)責(zé)。
目前公司有4個系統(tǒng)在訂購中，預(yù)計(jì)將在2022/2023年的時間范圍內(nèi)可用。
多光束EBeam
ASML收購了HMI，并繼續(xù)追求HMI多光束EBeam曝光技術(shù)。電子束檢查具有很高的分辨率，但檢查0.1%的芯片大約需要2個小時，非常緩慢。
多光束方法利用3x3陣列中的9個光束同時掃描。圖11說明了基本工具概念。
現(xiàn)在，ASML已證明光束之間的串?dāng)_小于2%，并且他們正在利用DUV曝光工具中的stage技術(shù)來提高多光束系統(tǒng)的通量。他們的目標(biāo)是將吞吐量提高5-6倍，并且長期使用25光束系統(tǒng)。毫無疑問，EUV現(xiàn)在是用于領(lǐng)先工藝的關(guān)鍵光刻的首選解決方案。ASML繼續(xù)展示當(dāng)前的0.33NA生成系統(tǒng)和下一代0.55NA系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)展。
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