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1、在最近举办的SPIE高级光刻技术会议上，尽管EUV光刻工具的发展现状仍显得不够成 熟，但目前唯一一家推出商用EUV光刻设备的厂商ASML还是给我们带来了一些下一代 EUV光刻机的新信息，而我们也趁此机会给大家总结一下ASML已经上市和正在研发阶 段的EUV光刻机的部分性能参数。IMEC工作人员正在安装NXE:3100如我们以前介绍的那样，ASML目前上市的试产型EUV光刻机型号为NXE:3100,这款机 型号称最高成像能力为18nm,尽管这款机型在曝光功率和产出量方面还存在一些问题， 但ASML表示他们会进一步优化下一代机型的性能，他们预定于2012年推出3100的后 续机型。我们先来看看他们
2、刚刚推出的试产型NXE:3100机型的情况，之所以称为试产型，主要 是因为这款机型在产出量方面还不能达到芯片制造厂商量产芯片时的产出量要求。NXE:3100机型的主要客户和光源系统/产出量指标：目前已经有两台NXE:3100在客户处安装完成，其中首家安装的客户是三星公司，第二家 则是比利时的IMEC研究机构。需要说明的是，目前ASML公司有两家EUV光源供应商， 其一是Cymer公司，他们生产的EUV光源系统采用的是LPP激光等离子体光源，这种光 源使用高功率激光来加热负载产生等离子体，据ASML透露，目前Cymer提供的光源系统 其持续曝光功率为11W；另外一种则是Ushio生产的基于DPP
3、放电等离子体技术的光源 系统，这种光源利用放电来加热负载（极微小的锡滴）产生等离子体，据ASML称Ushio正 在开发过程中的一套DPP光源系统的曝光功率可达12W。而三星公司安装的那台 NXE3100配用的是Cymer的光源系统，IMEC的那台则采用Ushio的光源系统。另外还有一家生产EUV光源系统的主要厂商Gigaphoton,据ASML公司透露，这家公司 制造的EUV LPP光源系统据称曝光功率可达20W左右。接触孔(contact hole )的形状据说三星采购这台EUV光刻机的目的是准备将其用于内存芯片的生产制造，原因是如果使 用193nm液浸光刻+双重成像技术来制造更高密度的内存
4、芯片中的接触孔结构，其制造成 本会很高，因此三星正在寻找其它的制造方案。产出量方面，NXE3100机型到今年年底可实现60片晶圆/小时的产出量，而目前则每小 时只能加工出5片晶圆。按照ASML公司高级产品经理Christian Wagner的说法，只有 将光源的持续曝光功率提升到100W等级，才有望实现60片/小时的产出量目标。而按 KLA-Tencor公司高管的说法，EUV光刻机的每小时产出量必须能维持在80片晶圆，光 刻机厂商才有可能从中获得稳定的收入。NXE3100其它主要技术参数：其它参数方面，按照ASML公司高级产品经理Christian Wagner的说法，NXE:3100分 辨率
5、可达27nm级别，可以成像的最小线宽尺寸和最小线间距尺寸则达到27/24nm,最 小接触孔(contact hole)的孔径尺寸则为30nm；数值孔径则为0.25，曝光视场尺寸则为 26mmx33mm(原文为26nm,似乎有误)，套刻误差为4nm,杂散光斑比例(Flare)为 5%。Wagner还表示，NXE:3100光刻机目前已经可以刻制出32/40nm直径尺寸的接触孔。 而如果使用偶极离轴照明式分辨率增强技术(dipole resolution technique),系统的分辨 率还可以进一步提高到可刻制直径在20nm以下的接触孔结构。至于在逻辑器件中的应用， 这款机器则据称可用于制造18
6、nm制程的SRAM芯片。NXE3100售价及主要客户：价格方面，NXE:3100机型的售价据称约在1亿美元左右。光是EUV光刻工具一项业务， ASML公司目前为止从中获利的数额便已经达到了 10亿美元之巨。除了三星和IMEC两家客户之外，还有另外四家公司也已经向ASML公司订购了 NXE:3100 机型，这四家公司分别是In tel，台积电，韩国Hy nix以及日本东芝公司。而Globalfou ndr ies 公司则跳过了 NXE:3100,已经提前订购了 ASML尚未开发完成的量产型NXE:3300机 型。下一代机型NXE3300B的主要技术指标及订货状况: 据ASML表示，NXE:310
7、0之后，他们还在开发其下一代可供量产的机型NXE:3300.该 机型的初始型号将命名为NXE:3300B,这款机型数值孔径NA为0.33（原来计划的NA值 为0.32,不过ASML公司后来提升了这项规格），图像解析度可达22nm（原文为0.22 nm, 似乎有误）。该机型的产出量目标是每小时加工125片晶圆，这意味着其所配套的光源的持 续功率必须达到250W。目前ASML公司已经收到了 10份这款机型的订单。附: ASML开发的各型EUV光刻机参数汇总对比:ADTNXE;330DBA光繼怅13, SheWmM A盤储孔轻0 256.550.3iO.SQ.2.9罡占m2,和27nn斗 2hm2&
8、 MMi33m|Yli26iYimMpmmSingFe-maehin overlay環応五餌确闫7-0rm4.5FIEMatchedi machine overlay您眉!12-15nm7,0nm3-0fimThr giah出討?-t-百片r小时砂片切耐I罚*小时不谓10 Ntj/ CH1J15 M* coniL隅珈跡冈00620K说明：1- ADT指Alpha demo tool,是ASML出品的第一代EUV光刻试验机型；2- 所谓常规照明形式，即指没有应用离轴光照技术的情况；2-所有三台机型均采用双工作台设计.GlobalFoundries公司的光刻技术专家Obert Wood在最近召开的
9、高级半导体制造技 术会议ASMC2011上表示，尽管业界在改善EUV光刻机用光源技术方面取得了一定成 效，但光源问题仍是EUV光刻技术成熟过程中最“忐忑的因素。Obert Wood现在GlobalFoundries任职技术经理，负责管理光刻技术的研发，同时他还 在Albany研发技术联盟中担任管理职务。他早年还曾在贝尔实验室工作了 30多年，而贝 尔实验室则是最早开始支持EUV光刻技术的单位之一。EUV光刻技 术所使用的光波波长 要比现用的193nm光刻技术降低了 15倍以上，仅13.4nm。Wood表示，目前EUV光刻机可用的光源及其功率等级有：1- Cymer公司生产的可用功率为11W的激
10、光等离子体光源（LPP）；2- Xtreme公司生产的可用功率为7W的放电等离子体光源（DPP）；3- Gigaphoton公司生产的LPP光源。他同时提醒与会者注意，光源设备生产公司在宣传和销售光源产品时，应当标出光源的有用 功率而不是用峰值功率或其它功率来忽悠客户。EUV光源功率问题仍然令人担忧:会上他还表示，EUV光刻机光源的可用功率必须增加到100W级别才能保证光刻机的产出 量达到60片每小时，这也是芯片商业化生产的最低产出量要求，然而，按目前EUV光源 的研发状态，只能够达到每小时5片晶圆的产出量水平。” 除了最近举办的ASMC2011之外，即将于7月13日开幕的Semicon We
11、st大会上，EUV 光刻技术研发的各界人士还将对这项技术的最新发展状态进行汇报。这次会议上将设置一个 高级光刻技术的研讨环节，该环节则会邀请4位业内专家讨论EUV光刻技术的光源，光 刻机本体，光掩膜板技术等方面的最近进展另外这次会议上来自Cymer, XtremeTech no logies, ASML以及Sematech组织的多位技术专家将举办多场与EUV光刻技术 的演讲汇报会。ASML公司已经售出了三台NXE:3100试产型EUV光刻机（严格地说应该是已经完成了在客户厂房内安装3台NXE:3100的任务），在推出升级版本的正式量产型NXE:3300B 机型前，他们的计划是将NXE:3100
12、机型的销售量增加到6台或7台水平,NXE:3300B 机型的产出量预计为125片晶圆每小时。Naa,r nqrmJGrazing GQllectorSn coan&d Flo伯ting川昶GO2酬i理 l30T Qn droplets Las er-Produced Plasma (LFP) C02 laser + Sn droplets creates plasma D 色 b陆 itiiligatioh by batgourld gas and/ar magnetic： fields NoriTii-ncidenc-e multHayer colfector Manufactured by
13、: Cymr, GPI Electrical Discharge (DPP)* Electricity 十 Sn liquid creates plasma-Debris mitigation by foil trap Grazing incidence collector-nufactured by: Xtreme/Ushic辔 ASML ,EUV光刻两种光源流派：LPP与DPPWood表示，在未来的几年内，EUV光源设备的可用功率必须进一步增加到350-400W水 平。他并认为LPP光源在功率拓展方面的优势更大，但是设备的复杂程度也更高；而DPP 光源则主要在设备寿命方面存在隐患。“EUV
14、光刻设备的产出量要达到60-100片每小时水平范围，才能满足对经济性的最低要求。 而大批量生产用的EUV光刻机则需要使用400W有用功率水平的光源设备,才能保证产出 量达到或超过100片每小时的水平。这就是眼下EUV光刻技术所面临的挑战。在这样的 产出量水平上，EUV光刻机本体的功率消耗约在350千瓦，Wood认为： 从生产成本上 看，耗电量是光刻机的大头，但这并非不可实现。他表示：除了 EUV耗电量之外，最大的问题就是EUV光刻用光掩膜版的衬底制作技术, 以及光源功率的问题。我个人认为这两个问题是很难搞定的。40nmHP PatternSingle Exposure EUVmsDouble
15、Dipole(0_25NA)k1 二 0.28 （1.35MA）EUV与193i+DP的实际成像对比EUV光刻技术相比现有的193nm液浸式光刻+双重成像技术（以下简称193i + DP）的组 合在刻制小尺寸图像时有许多优点，这些优势不仅仅存在于与193i + DP技术昂贵的成本的 对比中。Wood在会上展示了两张分别使用193i + DP和EUV光刻机刻制的电路图像，并 称EUV光刻机在系统的k1值仅0.74, NA数值孔径值为0.25的水平上，刻制出的图像 要比k1值0.28, NA值1.35的193i + DP所刻制的图像质量高很多。液浸式光刻系统的k1值极限约在0.25左右，超过这个限值，光阻胶的对比度参数便会急 剧下降，因此刻制10nm制程芯片（电路图像半节距尺寸为20nm）时，要想继续使用 193i光刻（原文为ArF光刻，其实就是指193nm光刻）技术，其实现难度会非常之大。”掩膜坯瑕疵问题仍需改进：另外，要制作出无瑕疵的掩膜坯（mask bla nk即尚未刻出图案的掩膜板）贝V是另外一个 EUV光刻技术走向成熟需要解决的主要问题。经过多年研究，业内制作光掩膜衬底的瑕疵 水平已经达到每片24
