智能手機(jī)和電視系統(tǒng)的手機(jī)屏幕顯示為高級(jí)材質(zhì)，顯示為主流的材質(zhì)。 具有透明到米的工具、屏幕系列的基礎(chǔ)屏幕上，在液晶和光刻硬件上，在液晶和光刻硬件上刻畫，和解決方案的公司打算在 2025 年 20 月 25 日歐盟認(rèn)為技術(shù)部署到大公司生產(chǎn)。計(jì)劃是的。

高 NA EUV 有望實(shí)現(xiàn)縮小到埃級(jí)別，為具有更高晶體管數(shù)量的芯片和全新的工具、材料和系統(tǒng)架構(gòu)浪潮奠定基礎(chǔ)。

之前英特爾光刻硬件和解決方案總監(jiān) Mark Phillips 重申了公司打算在 2025 年將該技術(shù)部署到大批量生產(chǎn)中。雖然許多觀察家認(rèn)為這個(gè)時(shí)間表是激進(jìn)的，但該公司可能希望避免（或至少延遲）對(duì) EUV 多重圖案工藝的需求。

高數(shù)值孔徑 EUV 系統(tǒng)的好處可以用一個(gè)詞來概括——分辨率。將孔徑增加到 0.55，而不是當(dāng)前曝光系統(tǒng)中的 0.33，可以成比例地提高可實(shí)現(xiàn)的臨界尺寸，相對(duì)于 0.33 NA 系統(tǒng)的 13nm，0.5 NA EUV 可能低至 8nm。

不幸的是，目前還不存在量產(chǎn)的高數(shù)值孔徑 EUV 掃描儀。在上個(gè)月在 SPIE 上展示的工作中，ASML 和蔡司報(bào)告說，雖然開發(fā)正在按計(jì)劃進(jìn)行，但預(yù)計(jì)要到 2023 年才能安裝第一個(gè)系統(tǒng)。從 0.33 到 0.55 NA 的轉(zhuǎn)變沒有最初引入 EUV 光刻那么激進(jìn)，但光刻生態(tài)系統(tǒng)不僅包括對(duì)掃描儀的更改。為了在 2025 年之前將高 NA 系統(tǒng)引入批量生產(chǎn)，該行業(yè)將需要改進(jìn)光掩模、抗蝕劑疊層和圖案轉(zhuǎn)移工藝的其他方面。

根本的挑戰(zhàn)是較大的數(shù)值孔徑會(huì)導(dǎo)致 EUV 光子以較低的入射角撞擊晶圓，從而降低焦深。這種較低的角度會(huì)加劇 3D 掩模效果，并使抗蝕劑中潛像的形成復(fù)雜化。

圖 EUV 掩模的橫截面。資料來源：Luong， V.、Philipsen， V.、Hendrickx， E.、Opsomer， K.、Detavernier， C.、Laubis， C.、Scholze， F.、Heyns， M.，“Ni-Al 合金作為 EUV 的替代品面罩吸收器，”應(yīng)用程序。科學(xué)。（8）， 521 （2018）。（Imec，魯汶大學(xué)，根特大學(xué)，PTB）

口罩有厚度

雖然光學(xué)光刻（365nm 至 193nm）系統(tǒng)使用折射光學(xué)器件，但 EUV 系統(tǒng)依賴于反射光學(xué)器件。入射的 13.5nm 波長(zhǎng)光子撞擊多層鏡 - 目前由鉬/硅雙層組成 - 并以所需角度反射回來（見圖 2）。光掩模通過在反射光子的路徑中放置一個(gè)吸收層來創(chuàng)建其圖案。

雖然將面罩可視化為頂部帶有二維吸收器圖案的平面鏡很方便，但它實(shí)際上是一個(gè)三維物體。反射平面位于多層內(nèi)部，當(dāng)前材料的深度約為 50nm。吸收層具有厚度、折射率 （n） 和消光系數(shù) （k），所有這些都會(huì)影響其產(chǎn)生的強(qiáng)度分布。

在更高的孔徑下，光子以更淺的角度撞擊掩模，相對(duì)于圖案尺寸投射更長(zhǎng)的陰影。“黑暗”、完全被遮擋的區(qū)域和“明亮”、完全曝光的區(qū)域之間的邊界變?yōu)榛疑瑥亩档土藞D像對(duì)比度。

這些影響并不新鮮。自 90nm 節(jié)點(diǎn)以來，相移掩模已用于生產(chǎn)。2020 年，弗勞恩霍夫研究所、Imec、ASML 和蔡司的 Andreas Erdmann 及其同事系統(tǒng)地分析了 EUV 掩模材料對(duì)成像行為的影響。［1］ 但是，即將采用的高 NA EUV 系統(tǒng)將 3D 掩模效果推到了最前沿。有幾個(gè)選項(xiàng)可用于降低有效吸收器高度，從而降低 3D 掩模效果的影響。

第一個(gè)也是最簡(jiǎn)單的方法是減小吸收材料的厚度。Imec 高級(jí)圖案化項(xiàng)目總監(jiān) Kurt Ronse 表示，由高 NA EUV 圖案化的第一層可能具有相對(duì)寬松的尺寸，約為 28nm。簡(jiǎn)單地降低吸收器高度應(yīng)該提供足夠的對(duì)比度。然而，隨著功能不斷縮小，制造商將需要重新考慮吸收材料。Erdmann 指出，目前使用的鉭基吸收體的光學(xué)特性相對(duì)較差。降低吸收體的折射率將改善劑量-尺寸特性，在恒定曝光劑量下實(shí)現(xiàn)更小的特征。同時(shí)，增加消光系數(shù)會(huì)減少三維效應(yīng)。

不幸的是，n 和 k 不是掩模制造商可以簡(jiǎn)單地在工藝刻度盤上設(shè)置的獨(dú)立參數(shù)。它們是材料屬性，因此彼此相關(guān)，并與吸收器的其他特性相關(guān)。為了采用新材料，掩模制造商必須能夠蝕刻它并修復(fù)缺陷。目前用于鉭吸收體的反應(yīng)性離子蝕刻是一些候選材料的一種選擇，但新的吸收體仍可能需要新的蝕刻工藝和新的化學(xué)物質(zhì)。接觸層和金屬層有不同的要求，可能需要不同的吸收體。Ronse 說，此時(shí)還沒有出現(xiàn)共識(shí)選擇。為了繼續(xù)進(jìn)行工藝開發(fā)，掩模制造商需要行業(yè)的額外指導(dǎo)。

甚至在更遠(yuǎn)的地方，具有不同消光系數(shù)的新多層掩模空白可以減少反射平面的有效深度。例如，用釕代替鉬將提供 40nm 的反射深度。不過，更換多層材料比更換吸收器還要復(fù)雜。新的掩模空白將需要達(dá)到相同或更好的厚度均勻性和缺陷規(guī)格。Ronse 說，盡管最終可能有必要，但新的多層不會(huì)很快出現(xiàn)。

掩模制造方面的另一個(gè)變化是從可變形狀光束 （VSB） 電子束掩模寫入器到多光束掩模寫入器。“多光束寫入器更適合 EUV，因?yàn)槠毓饪刮g劑需要更多的能量，并且會(huì)產(chǎn)生加熱問題。所以你希望能夠使用多光束，即使是簡(jiǎn)單的形狀。但多光束還可以在掩模上制造曲線形狀，而不會(huì)造成寫入時(shí)間損失，”D2S 首席執(zhí)行官 Aki Fukimura 說。

模式轉(zhuǎn)移變得（更）復(fù)雜

在穿過光掩模的吸收?qǐng)D案后，EUV 光子會(huì)遇到晶圓及其光刻膠層。減小的焦深使得同時(shí)保持抗蝕劑疊層的頂部和晶片平面聚焦變得更加困難。如果焦點(diǎn)錯(cuò)誤使相鄰特征靠得太近，則間隙無法清除并出現(xiàn)橋接缺陷。如果特征之間的空間太大，則所得到的光刻膠特征太薄并在其自身重量下塌陷。

在 SPIE 上展示的工作中，Tokyo Electron 蝕刻產(chǎn)品組的主管 Angélique Raley 解釋說，如果沒有足夠的聚焦深度，兩種方案之間已經(jīng)很窄的工藝窗口可能會(huì)完全消失。［2］ 降低抗蝕劑厚度既可以提高焦點(diǎn)，又可以降低圖案崩塌的風(fēng)險(xiǎn)，但也會(huì)帶來額外的挑戰(zhàn)。

首先是較薄的抗蝕劑更容易產(chǎn)生隨機(jī)缺陷。EUV 曝光源提供的光子數(shù)量已經(jīng)很低，較薄的抗蝕劑吸收確實(shí)到達(dá)的光子的能力較差。表現(xiàn)為線邊緣粗糙度的隨機(jī)缺陷已經(jīng)是導(dǎo)致 EUV 良率損失的主要因素。

通常，圖案轉(zhuǎn)移工藝依賴于復(fù)雜的疊層，包括光刻膠、促進(jìn)粘附的底層和硬掩模層。初始步驟在轉(zhuǎn)移到晶圓之前復(fù)制硬掩模中的抗蝕劑圖案。如果曝光和未曝光的抗蝕劑特征之間的對(duì)比度較差，則可能需要一個(gè)初步的“去渣”步驟。在殘留物去除和圖案轉(zhuǎn)移蝕刻過程中，較薄的抗蝕劑更容易受到腐蝕。這些擔(dān)憂并不新鮮。一段時(shí)間以來，業(yè)界一直在研究替代抗蝕劑化學(xué)物質(zhì)。盡管如此，還沒有出現(xiàn)普遍接受的傳統(tǒng)化學(xué)放大抗蝕劑的繼任者。

在化學(xué)放大的抗蝕劑中，入射光子激活光酸產(chǎn)生劑分子，每個(gè)分子產(chǎn)生多種光酸。光酸反過來使抗蝕劑的主鏈聚合物去保護(hù)，使其可溶于顯影劑。然而，CAR 對(duì) EUV 的吸收能力很差，需要相對(duì)較厚的層來捕獲足夠的劑量。

一種有希望的替代品是金屬氧化物抗蝕劑，它使用入射光子來分解氧化錫納米團(tuán)簇。氧化物簇可溶于顯影劑中，而金屬錫則不溶于。這些是負(fù)性抗蝕劑。暴露使材料不溶。金屬氧化物本質(zhì)上更耐蝕刻并吸收更多的 EUV 光子，從而使它們能夠以更薄的層實(shí)現(xiàn)可比的結(jié)果。不幸的是，接觸孔，可能是高數(shù)值孔徑 EUV 曝光的第一個(gè)應(yīng)用，需要正色調(diào)抗蝕劑。

然而，如上所述，圖案轉(zhuǎn)移疊層比光刻膠更多。底層材料，通常是旋涂玻璃或碳化硅，有助于促進(jìn)抗蝕劑粘附。Raley 證明，這些材料可以擴(kuò)大橋接和圖案塌陷缺陷之間的工藝窗口。然而，底層也增加了必須去除以將圖案轉(zhuǎn)移到硬掩模的整體厚度。它需要與抗蝕劑一起變得更薄。然而，杜邦公司的 Jae Hwan Sim 及其同事表明，底層密度取決于厚度。［3］ 薄的、不夠致密的底層可以允許光酸擴(kuò)散。這種行為會(huì)去除光刻膠底部的光酸，導(dǎo)致顯影不完全。