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制造比特:10月5日

EUV光刻存储环;旋转目标EUV源。

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EUV光刻存储环
在最近的SPIE掩模技术+ EUV光刻会议,日本高能加速器研究组织(KEK)发表了一篇论文,介绍了他们在开发一种新型加速器方面的最新努力极紫外(EUV)光刻用自由电子激光(FEL)存储环源功率单元。

KEK已经演示了概念验证EUV-FEL,哪些是在研发阶段.EUV- fel有望为位于存储环上的多个EUV扫描仪提供超过1千瓦的功率。这反过来可以克服不需要的变化,称为随机,在EUV光刻。它还可以实现更高的吞吐量。

EUV-FEL技术仍未得到验证,也不清楚它们是否会出现。KEK是众多为EUV开发新的和替代源电源技术的实体之一。

用于今天晶圆厂的芯片生产,EUV光刻利用一个巨大的扫描仪在高级节点的芯片上绘制出微小的特征。基于13.5nm波长,EUV扫描仪产生光子,最终与晶圆上的光敏光刻胶材料相互作用。这一过程在芯片的高级节点上形成了精确的特征。

芯片制造商正在使用阿斯麦的EUV扫描仪进行生产。该系统采用0.33数值孔径透镜,13.5nm波长,分辨率为13nm。该扫描仪还集成了ASML的246瓦源功率单元,可实现每小时135至145片晶圆的吞吐量。

利用EUV,芯片制造商已经开发出数以百万计的前沿芯片。但EUV远非完美。在EUV中,光子撞击电阻,引起反应。这个过程要重复几次。在每个事件中,由于这些过程的不可预测和随机性质,可能会有一个新的和不同的反应。

因此,EUV倾向于所谓的随机效应,它描述了具有随机变量的事件。这些变化被称为随机效应,有时会导致芯片中不必要的缺陷和图案粗糙。两者都会影响芯片的性能,甚至导致设备故障。

为了缓解这些问题,芯片制造商使用了更高剂量的抗蚀剂。但较高的剂量会影响或降低扫描仪的吞吐量。最终,芯片制造商希望用较低剂量的EUV打印出精细的图案。这反过来又需要更高的源功率单元用于EUV。

“3nm技术节点所需的EUV功率超过1.5千瓦,2nm节点所需的EUV功率超过2.8千瓦,”KEK加速器VI部(光源部)光束动力学和磁铁组的教授Norio Nakamura在SPIE掩模/EUV会议上的演讲中说。

该行业远未达到这些数字。在研发方面,阿斯麦和其他公司正在开发超过246瓦的传统大功率电源。

与此同时,2018年,KEK开始研究一种不同的方法。该公司正在开发一种使用能量回收直线加速器(ERL) EUV-FEL技术的巨型存储环。储物环长200米,宽20米。它可以支持多个功率大于1千瓦的EUV扫描仪。该生产线可以升级到支持6.7nm波长的光源。

KEK已经证明了EUV-FEL的概念验证。作为这些努力的一部分,它已经在一个紧凑的ERL中开发了一个中红外FEL。“在这个光源中,电子束被超导直线加速器加速到约800 MeV,然后通过波动器再循环产生EUV-FEL光,”Nakamura在演示中说。“在衰减阶段,束流再次回到主直线加速器,减速至10.5 MeV以进行能量回收,最后在束流转储处倾倒。通过这种能量回收方案,电子束可以在100兆赫以上重复,对于10千瓦或更高的高FEL功率,可以实现1000万或更高的高平均电流。”

随着时间的推移,KEK对紧凑的ERL光束质量和FEL系统进行了一些改进。在概念验证中,研究人员在紧凑的ERL中安装了波动器或周期性磁结构。它还部署了一个没有谐振振荡器的自放大自发发射FEL (SASE FEL)。

紧凑型ERL IR-FEL的建造已于2020年5月完成。“为了大功率运行,紧凑的ERL倾倒线于2020年秋季重建。能量接受度提高了70%以上,目的是抑制卸料线的波束损耗。计划在2022年实现大功率运行。”

旋转目标EUV源
来自俄罗斯联邦的EUV实验室和光谱学研究所提供了更多关于其的细节极紫外光刻源电源技术。

该技术被称为TEUS,是一种基于快速旋转目标的高亮度EUV激光产生等离子体(LPP)光源。TEUS-S100和S400型号分别采用100W和400W的平均激光功率。在另一场活动中,EUV实验室和光谱学研究所最近在这里披露了细节和一些幻灯片关于技术。

EUV实验室的Mikhail Krivokorytov在SPIE Photomask/EUV上的一次演讲中说:“像任何其他LPP光源一样,它使用激光,这是一种固态钕激光器,和目标传输系统。”“我们使用锡作为等离子体燃料,在适当的聚焦和激光条件下,它提供了相对较高的转换效率。”

这项技术有什么不同?目标是基于液态金属,它位于一个快速旋转的坩埚。“一个快速旋转的目标有几个优点,但主要的是优秀的固有空间稳定性的源和事实,快速旋转提供了液滴重定向远离光学元件,保持他们干净,”Krivokorytov在介绍中说。

源功率单元提供100瓦、200瓦和400瓦的激光功率。“TEUS-S100的低功率改装可提供8.5毫瓦的带内EUV照射。而最强大的改造,TEUS-M400,提供超过100毫瓦的带内EUV辐射。”“等离子体的尺寸是60微米。对所有的修改都是一样的。因此,EUV光源亮度从100瓦驱动激光的每平方毫米60瓦到400瓦驱动激光的每平方毫米240瓦不等。”

对于EUV源电源单元,收集器镜像寿命和维护也是关键。TEUS-S100的使用寿命超过12个月。“而且它随脉冲频率线性下降。所以对于更强大的系统,寿命更短,”克里沃科里托夫说。

为了延长收集器-反射镜的使用寿命,TEUS可以配备额外的碎片缓减技术。这是一种由碳纳米管材料制成的薄膜形式的碎片过滤器,”他补充道。



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