最近,因為美日荷的出口管制,有關***的很多討論又在中文媒體圈發酵。在這里,我們從semianalysis等媒體的報道,向大家展示一下備受關注的DUV***的一些真相。而這一切都要從一個叫做瑞利判據的公式(如下圖所示)說起。
據相關資料,我們的芯片制造是為了實現更小的特征尺寸(CD),如公式所示,因為K1是個常熟,所以研發人員除了提高數值孔徑(NA),那就只能減少***光源的波長(λ)。
如下圖所示為了降低λ的數值,***的光源在過去多年的發展從包括g-line和i-line在內的高壓汞燈開始,歷經KrF和ArF,并在最近幾年進入到了EUV時代。對于未來,有人甚至認為***的光源有望從13.5nm波長的EUV進入到波長介乎0.01nm到10nm之間的X光。值得一提的是,為了進一步降低λ,產業界在***演進的過程中,還引入了浸潤式光刻系統,讓DUV在推進芯片微縮過程中發揮了更多的作用。由此也可以體現出工程師的力量。這也是本文討論的一個重點。
據semianalysis報道,從應用上看,DUV 是一種非常廣泛的技術,當中包括了氟化氪 (KrF)、氟化氬 (ArF) 和氟化氬浸沒 (ArFi) 光刻。其中,尼康于 1988 年發布了第一款使用 KrF 光刻技術的 DUV 工具,名為 NSR-1505EX。它最初的分辨率為 500 納米,但隨著時間的推移,它升級到250 納米,疊加 100 納米。來到ASML 方面,他們于 2022 年發布的 NXT 2100i 具有 1.5nm 的疊層,可以圖案化高級節點所需的最少功能。
在很多人看來,在7nm一下,就必須使用EUV。但semianalysis認為,自對準四邊形圖案化 (SAQP) 則通常被認為是延長 DUV 光刻一代最經濟的方式。雖然有更復雜的光刻方案,但我們將堅持目前經濟上可行的方案。例如臺積電就使用 SAQP 和氬氟浸沒 (ArFi) 光刻實現了7nm,但這并不是經濟上可實現的極限。
semianalysis接著說,臺積電 N5 上使用的 28nm 最小金屬間距可以在沒有 EUV 的情況下制造。使用 ArFi 光刻技術(NA=1.35,λ=193nm)的 SAQP 可以在 k1 為 0.391 時產生這種特征尺寸。特別是在ASML 和 Nikon 可以提供制造最小金屬間距為 28nm 的 ArFi 光刻工具,這就讓其更容易實現,雖然這不會像 EUV 那樣具有成本效益。而使用干式氟化氬 ArF 光刻(NA=0.93,λ=193nm)的 SAQP ,也可以產生 k1 為 0.385 的這種特征尺寸。
按照semianalysis所說,SAQP 使用最先進的 KrF 光刻技術(NA=0.93,λ=248nm),可以產生 k1 為 0.48 的這種特征尺寸。SAQP 使用中檔 KrF 光刻技術(NA=0.8,λ=248nm),可以創建 k1 為 0.413 的特征尺寸。使用 ASML、尼康或佳能的工具可以非常輕松地實現這些目標,雖然實現其的經濟效益不是最優的。
semianalysis表示,在光刻中,重疊(overlay )是指制造過程中不同層之間的對準精度。它是一層與另一層對齊的位置精度。我們的每個示例都使用了自對準四邊形圖案化 (SAQP),這意味著需要對準 4 層光刻。因此,覆蓋控制(overlay control)至關重要。
ASML 最先進的 EUV ***的疊加精度(overlay accuracy)為 1.1 納米。之前的版本 3400C 是他們在 2021 年出貨的主要 EUV 工具,其疊加精度為 1.5 納米。這比 ASML 最先進的 DUV 工具 2100i 還差。
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原文標題:關于DUV光刻機的一些討論
文章出處:【微信號:TenOne_TSMC,微信公眾號:芯片半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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