ASML分享光刻机最新路线图，1.5nm指日可待

在2月举行的SPIE高级光刻会议上，ASML展示了有关其深紫外线（DUV）和极紫外线（EUV）曝光系统的信息。笔者最近采访了ASML的Mike Lercel，就这些演示文稿进行了深入讨论。

 

深紫外

尽管EUV得到了所有关注，但大多数层仍仍然使用DUV系统曝光，在可预见的将来，这可能仍然适用。

 

ASML已生产了两个DUV平台，即用于干式曝光工具的XT平台和用于浸没的NXT平台。NXT是更快，更复杂的平台。

 

对于领先的沉浸式技术，ASML推出了面向ArF浸入（ArFi）的第四代NXT平台——NXT：2050i。新系统具有新的晶圆处理机（wafer handler），晶圆载物台（wafer stage），标线片载物台（reticle stage），投影透镜（projection lens），激光脉冲展宽器（laser pulse stretcher）和浸没罩（immersion hood）。这样就可以更快地进行硅片对硅片的排序，更快的测量，防护膜偏斜校正（pellicle deflection ）以及具有改善覆盖率的改善斑点。新系统的吞吐量为每小时295个晶圆（wph）。较长期的计划是建立一个330 wph的系统（见图1）。

 

ASML现在正在采用NXT平台，并在第一台面向ArF Dry的NXT：1470系统上移植干镜，该系统提供300wph（比NXT：20250i快一点，因为它没有沉浸开销）。NXT：1470的300 wph吞吐量高于XT：1460K的约200 wph的吞吐量。将来，NXT：1470的吞吐能力将进一步提高到330 wph（见图1）。还计划以330 wph的速度将KrF干镜移植到NXT平台上（见图1）。

 

 

图1. NXT路线图。

 

EUV（0.33NA）

随着三星和台积电在7nm和5nm逻辑生产以及三星在1z DRAM生产中加大对标准0.33数值孔径（NA）系统的使用，EUV曝光的晶圆数量正在迅速增长（见图2）。

 

 

图2.现场的3400x EUV系统和暴露的晶圆。

 

NXE：3400C系统自2019年底推出以来一直在发货，而新的NXE：3600D应该在今年晚些时候开始发货。每个新系统都提供了改进的吞吐量和覆盖。

 

图3给出了将在下一部分讨论的0.33 NA和High-NA 0.55NA系统的摘要。

 

 

图3. EUV系统摘要。

 

1.第一列列出了从NXE3400B系统（最初的生产系统）开始的过去，现在和将来的系统。

 

2.第二列提供每个系统的引入日期。值得注意的是，新的NXE：3600D应该在今年晚些时候以更高的性能交付，而第一批高NA系统应该在2022年晚些时候交付。

 

3.第三列给出了系统的数值孔径，其中0.33NA代表当前系统，而0.55NA代表正在开发的高NA系统。

 

4.接下来的两列显示了ASML证明的20mJ / cm 2和30mJ / cm 2剂量的通量。这些吞吐量基于更典型的DRAM应用中每个硅片的96 field。

 

5.发货的系统数量是IC Knowledge对2020年第4季度按类型发货的NXE：3400B和NXE：3400C系统数量的估计，ASML不提供这个。

 

6.下一栏是NXE：3400B当前的可用性约85％，NXE：3400C当前的可用性约90％。3400C具有新的模块化容器，可减少停机时间。长期ASML的长期目标是使其达到DUV系统典型的95％可用性。

 

7.最后一栏介绍了有关系统和用法的一些注释。我们认为7nm逻辑生产主要在3400B上进行，而5nm在3400C上进行。我们预计即将在未来一到两年内投入生产的3nm工艺将主要在3600D系统上生产。

 

密集图案EUV的关键推动因素是Pellicles的可用性，现在有可用Pellicles可用。Pellicles的使用会降低生产量，是否使用Pellicles取决于你所打印的图案密度。图4显示了EUV Pellicles透射的状态。

 

 

图4. EUVPellicles传输。

 

当前在生产中使用了一些Pellicles。

 

High-NA EUV（0.55NA）

High-NA现在已经从PowerPoint幻灯片发展到工程设计，再到构建模块和框架。预计首批High-NA工具（0.55NA）将于2022年下半年交付。这些EXE：5000系统可能与EXE：5200系统一起用于研发，原因是EXE：5200系统将于2025/2026年成为第一批High-NA生产系统。（见图3）。

 

当前的0.33NA系统一次曝光即可打印到大约30nm的间距。现在正在进行工作以一次曝光来演示28nm以及最终26nm的线条和空间。台积电目前正在生产的5nm工艺的M0间距为28nm，我们认为这一层在当前生产中可能是双图案的EUV，而其余使用EUV的层则是单图案。对于将于今年晚些时候开始出现风险试产的的台积电3nm工艺，我们预计将有几个EUV双图案金属层。目前估计0.55NA系统进入生产的时间大约在2025/2026时间范围内，我们可能会看到2nm的代工厂和Intel的5nm工艺正在生产，然后再进行广泛的EUV双重打样。055NA EUV可能会首先出现在晶圆厂的生产中。

 

图5展示了高NA EUV的技术价值。

 

 

图5.高NA技术值。

 

与0.33NA EUV相比，0.55NA EUV的另一个值是较高的对比度，这就让他们可以以低得多的剂量打印出密集的特征，从而提高了通量（图3是特定剂量的通量，不考虑降低剂量）。图6展示了0.55NA的优势。

 

 

图6.密集图案的高NA吞吐量优势。

 

还正在进行改进的EUV掩模吸收层的工作，以提高对比度和分辨率，请参见图7，并要改进光刻胶，请参见图8。

 

 

图7.改进的掩膜吸收层。

 

 

图8.改进的光刻胶。

 

当前，他们正在制造用于高NA工具的模块和框架。

 

结论

ASML继续在其整个DUV和EUV系统产品组合中提高吞吐量和分辨率。随着高NA系统制造的进行，通往1.5nm逻辑及更高工艺的道路正在酝酿之中。