ASML開發的下一代EUV平臺，將數值孔徑從0.33增加到0.55，將能提供比當前的EUV平臺高70%的分辨率能力。

在最近的SPIE Advanced Lithography+Patterning Conference上，來自英特爾的Mark Phillips對0.55高數值孔徑極紫外光刻技術進行了有見地的分享。Mark甚至斷言High-NA EUV的開發進展將支持2025年的生產部署。本文總結了Mark演講的亮點，包括對0.55NA一代之后的預測。

具有13.5nm波長源的高數值孔徑系統將提高亞13nm半間距曝光所需的分辨率，以及更大的圖像對比度以實現更好的印刷線均勻性。High-NA EUV光刻的分辨率通常被稱為“13nm到8nm半間距”。

EUV技術歷史

首先回顧以下0.33 NA EUV技術的歷史。2014-2017年第一代系統開發周期中實現目標源功率和可用性的困難。晶圓成本評估反映了增加的工具成本、掩模成本和0.33NA過渡對吞吐量的影響。

Mark指出：“93i的間距分割光刻（多圖案）運行良好。與EUV過渡相結合所需的光刻基礎設施尚未完全可用。轉向0.33NAEUV的令人信服的原因是間距劃分對邊緣放置誤差（EPE）的影響。帶有間距劃分的疊加對齊復雜性顯著增加。”下圖說明了Mark提到的掩模對齊依賴關系的示例，因為使用了越來越多的雙圖案掩模層。

Mark表示，從成本分析的角度來看，在解決用單個0.55NA掩模替換雙圖案0.33NA層時，與早期用單個0.55NA掩模替換193i掩模時的成本權衡相比，0.55NA EUV會比0.33NA EUV更方便掩膜。

EUV基礎設施

EUV光刻的討論往往集中在ASML光刻機上——然而，有一組豐富而復雜的相互依賴的技術需要伴隨曝光系統的任何變化：

劑量敏感性、粘度、涂層均勻性與厚度、可實現的分辨率以及對曝光時材料內光子/離子/電子相互作用的理解

掩模空白質量：平整度、缺陷、熱膨脹系數

圖案掩模質量：掩模吸收層的缺陷、反射率/消光

掩模缺陷檢測技術——分辨率和吞吐量

薄膜：透射率、均勻性、與暴露于高能照明的兼容性、薄膜貼附后缺陷檢測

Mark稱贊了光刻行業在所有這些領域取得的相應進展，并特別提到了檢測計量系統供應商。他說，“到2019年，所有0.33 NA EUV的基礎設施系統都是不錯的，盡管薄膜的傳輸、均勻性和功率彈性仍需要改進。”

ASML的下圖說明了防護膜透光率與晶圓產量之間的直接關系，目標是在2025年實現“先進的防護膜材料”，提供》94%的透光率。

0.55 High-NA轉換

Mark分享了即將到來的流程節點轉換的目標：

7nm節點：18nmHP

5nm節點：13nmHP

3nm節點：10nmHP

然后，他回顧了0.55NA基礎架構的各個方面。

EUVEXE:5000系統

Mark表示，對下一代EUV光刻機可用性的信心很高。這些系統利用了第一代NX:3000系列中的許多現有子系統。

下圖顯示了高NA EUV系統的新子系統（紫色），以及從當前系列移植的子系統。

投影光學器件是一個關鍵的新模塊。蔡司和ASML之間的合作開發進展順利。至于必需的EUV光刻膠，Mark表示化學放大光刻膠（CAR）和金屬氧化物光刻膠仍處于積極開發階段。Mark說：“還有幾個優化參數仍在評估中，包括光刻膠類型、粘度、厚度和達到目標分辨率的能量劑量、顯影光刻膠輪廓和線邊緣均勻性。”

下圖顯示了0.55NA抗蝕劑實驗在20nm旋轉厚度下（使用0.33NA曝光）的SEM和原子力顯微鏡輪廓結果。

Mark指出，從0.33NA工藝步驟的約37.5nm抗蝕劑厚度到0.55NA更薄的層需要詳細注意抗蝕劑粘度和旋轉工藝步驟。（較薄的抗蝕劑在抗蝕劑高度與寬度方面保持2:1的縱橫比。請注意，對于較高的NA光學系統，曝光的景深會降低，這是選擇抗蝕劑厚度時的另一個考慮因素。另請注意，較薄的抗蝕劑抗蝕劑會導致SEM圖像對比度降低，因此需要不斷開發改進的高通量抗蝕劑計量。）

高數值孔徑EUV掩模

0.55NA系統采用了獨特的創新光路。光場數值孔徑的增加需要相應地改變掩模到晶片的曝光減少。投影光學系統利用各向異性縮小因子，即x維度縮小4倍，y維度縮小8倍。然而，如下圖所示，傳統的6英寸掩模尺寸不支持“全光罩”26mmX33mm視場——8X demagy范圍超過面罩高度。

因此，每個High-NA EUV層將有一個雙“半場”掩模曝光序列。

Mark表示0.55 NA EUV掩模基礎設施的其余部分將充分利用為0.33 NA開發的現有技術。Mark說：“與過渡到（環柵）RibbonFET器件相關的計量挑戰遠遠超過了與High-NA EUV掩模檢查和測量相關的挑戰。”

未來的0.7NA系統

在SPIE高級光刻會議上的另一次演講中，ASML和imec表示他們正在荷蘭Veldhoven建立一個High-NA EUV系統原型設施，將于2023年上線。該實驗室將允許進一步開發抗蝕劑和實驗室合作伙伴的方法流程。

Mark表示：“英特爾將繼續與ASML密切合作，與該實驗室的High-NA研究人員合作。我們預計2023年底或2024年初在俄勒岡州安裝試點工具系統，并于2025年投入生產。”

Mark認為下一個目標可能是：

7NA

非整數掩模縮小光路（例如，y維度上為7.5X，x維度上為5X）

新的掩膜材料和尺寸的出現

Mark說：“我們需要一種熱膨脹率極低的材料（LTEM）來制造掩模坯。我們將需要更好的吸收器。而且，我們將需要一個新的‘標準’掩膜尺寸。”下圖顯示了如何應用300毫米圓形（775微米厚的基板）。

英特爾正與ASML合作，在2024年實現早期High-NA系統可用性，生產日期目標為2025年。由于重用掃描儀的0.33NA經驗的顯著影響，這些日期的置信度相對較高子系統對掩模計量和檢測技術的重大成就。

Mark表示，盡管在選擇用于High-NA曝光的抗蝕劑和薄膜方面仍有重大進展，但新掃描儀中的光學系統是關鍵路徑。

采用0.55NA光刻技術將實現亞13nm半間距關鍵尺寸，與英特爾超越18A節點的工藝路線圖一致。

審核編輯 ：李倩