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ASML分享光刻機最新路線圖,1.5nm指日可待

2021-03-18
來源:半導體行業觀察
關鍵詞: ASML 光刻機 路線圖

  在2月舉行的SPIE高級光刻會議上,ASML展示了有關其深紫外線(DUV)和極紫外線(EUV)曝光系統的最新信息。筆者最近采訪了ASML的Mike Lercel,就這些演示文稿進行了深入討論。

  深紫外

  盡管EUV得到了所有關注,但大多數層仍仍然使用DUV系統曝光,在可預見的將來,這可能仍然適用。

  ASML已生產了兩個DUV平臺,即用于干式曝光工具的XT平臺和用于浸沒的NXT平臺。NXT是更快,更復雜的平臺。

  對于領先的沉浸式技術,ASML推出了面向ArF浸入(ArFi)的第四代NXT平臺——NXT:2050i。新系統具有新的晶圓處理機(wafer handler),晶圓載物臺(wafer stage),標線片載物臺(reticle stage),投影透鏡(projection lens),激光脈沖展寬器(laser pulse stretcher)和浸沒罩(immersion hood)。這樣就可以更快地進行硅片對硅片的排序,更快的測量,防護膜偏斜校正(pellicle deflection )以及具有改善覆蓋率的改善斑點。新系統的吞吐量為每小時295個晶圓(wph)。較長期的計劃是建立一個330 wph的系統(見圖1)。

  ASML現在正在采用NXT平臺,并在第一臺面向ArF Dry的NXT:1470系統上移植干鏡,該系統提供300wph(比NXT:20250i快一點,因為它沒有沉浸開銷)。NXT:1470的300 wph吞吐量高于XT:1460K的約200 wph的吞吐量。將來,NXT:1470的吞吐能力將進一步提高到330 wph(見圖1)。還計劃以330 wph的速度將KrF干鏡移植到NXT平臺上(見圖1)。

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  圖1. NXT路線圖

  EUV(0.33NA)

  隨著三星和臺積電在7nm和5nm邏輯生產以及三星在1z DRAM生產中加大對標準0.33數值孔徑(NA)系統的使用,EUV曝光的晶圓數量正在迅速增長(見圖2)。

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  圖2.現場的3400x EUV系統和暴露的晶圓。

  NXE:3400C系統自2019年底推出以來一直在發貨,而新的NXE:3600D應該在今年晚些時候開始發貨。每個新系統都提供了改進的吞吐量和覆蓋。

  圖3給出了將在下一部分討論的0.33 NA和High-NA 0.55NA系統的摘要。

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  圖3. EUV系統摘要。

  1.第一列列出了從NXE3400B系統(最初的生產系統)開始的過去,現在和將來的系統。

  2.第二列提供每個系統的引入日期。值得注意的是,新的NXE:3600D應該在今年晚些時候以更高的性能交付,而第一批高NA系統應該在2022年晚些時候交付。

  3.第三列給出了系統的數值孔徑,其中0.33NA代表當前系統,而0.55NA代表正在開發的高NA系統。

  4.接下來的兩列顯示了ASML證明的20mJ / cm 2和30mJ / cm 2劑量的通量。這些吞吐量基于更典型的DRAM應用中每個硅片的96 field。

  5.發貨的系統數量是IC Knowledge對2020年第4季度按類型發貨的NXE:3400B和NXE:3400C系統數量的估計,ASML不提供這個。

  6.下一欄是NXE:3400B當前的可用性約85%,NXE:3400C當前的可用性約90%。3400C具有新的模塊化容器,可減少停機時間。長期ASML的長期目標是使其達到DUV系統典型的95%可用性。

  7.最后一欄介紹了有關系統和用法的一些注釋。我們認為7nm邏輯生產主要在3400B上進行,而5nm在3400C上進行。我們預計即將在未來一到兩年內投入生產的3nm工藝將主要在3600D系統上生產。

  密集圖案EUV的關鍵推動因素是Pellicles的可用性,現在有可用Pellicles可用。Pellicles的使用會降低生產量,是否使用Pellicles取決于你所打印的圖案密度。圖4顯示了EUV Pellicles透射的狀態。

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  圖4. EUVPellicles傳輸。

  當前在生產中使用了一些Pellicles。

  High-NA EUV(0.55NA)

  High-NA現在已經從PowerPoint幻燈片發展到工程設計,再到構建模塊和框架。預計首批High-NA工具(0.55NA)將于2022年下半年交付。這些EXE:5000系統可能與EXE:5200系統一起用于研發,原因是EXE:5200系統將于2025/2026年成為第一批High-NA生產系統。(見圖3)。

  當前的0.33NA系統一次曝光即可打印到大約30nm的間距。現在正在進行工作以一次曝光來演示28nm以及最終26nm的線條和空間。臺積電目前正在生產的5nm工藝的M0間距為28nm,我們認為這一層在當前生產中可能是雙圖案的EUV,而其余使用EUV的層則是單圖案。對于將于今年晚些時候開始出現風險試產的的臺積電3nm工藝,我們預計將有幾個EUV雙圖案金屬層。目前估計0.55NA系統進入生產的時間大約在2025/2026時間范圍內,我們可能會看到2nm的代工廠和Intel的5nm工藝正在生產,然后再進行廣泛的EUV雙重打樣。055NA EUV可能會首先出現在晶圓廠的生產中。

  圖5展示了高NA EUV的技術價值。

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  圖5.高NA技術值。

  與0.33NA EUV相比,0.55NA EUV的另一個值是較高的對比度,這就讓他們可以以低得多的劑量打印出密集的特征,從而提高了通量(圖3是特定劑量的通量,不考慮降低劑量)。圖6展示了0.55NA的優勢。

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  圖6.密集圖案的高NA吞吐量優勢。

  還正在進行改進的EUV掩模吸收層的工作,以提高對比度和分辨率,請參見圖7,并要改進光刻膠,請參見圖8。

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  圖7.改進的掩膜吸收層。

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  圖8.改進的光刻膠。

  當前,他們正在制造用于高NA工具的模塊和框架。

  結論

  ASML繼續在其整個DUV和EUV系統產品組合中提高吞吐量和分辨率。隨著高NA系統制造的進行,通往1.5nm邏輯及更高工藝的道路正在醞釀之中。

 

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