极紫外(EUV)光刻技术还没有做好大规模生产的准备，但至少该技术正在朝着正确的方向发展。

这两个EUV光源和电阻正在取得明显的进展，尽管在竞技场仍然存在挑战。然后，还有EUV掩模基础设施，也有一些差距。

“当EUV准备就绪时，口罩行业将做出反应，供应所需的口罩。d2．“但仍然存在重大挑战，最显著的问题是在光源全功率下的膜，以及光化检查。”

光化技术使用与EUV相同的13.5nm波长进行检测。芯片制造商希望采用光化技术进行EUV掩模检测，但该行业还需要几年时间才能开发出这种工具类型。因此，目前芯片制造商将使用现有的EUV掩模检测工具。

然而，EUV薄膜是另一回事。基本上,一个薄膜是在生产流程中覆盖掩模的一种薄而透明的薄膜。这种薄膜是一个防尘罩，因为它可以防止颗粒和污染物落在口罩上。它还必须足够透明，以允许光从光刻扫描仪传输到掩模。

EUV薄膜是将EUV光刻技术投入大规模生产所必需的，至少对于逻辑芯片来说是这样。如果粒子落在EUV掩模上，扫描仪可能会在晶圆上打印出不想要的缺陷。

只要有一个缺陷就是一场灾难，尤其是对逻辑而言。“如果我们有一个缺陷，这意味着整个模具都没有了，”该公司掩模和TSV蚀刻部门的主要技术人员兼首席技术官Banqiu Wu说应用材料．

内存是一个不同的故事，因为这些芯片有内置的冗余功能。因此，内存可能需要EUV薄膜，也可能不需要。

那么问题是什么呢?ASML是目前业内唯一的EUV薄膜供应商，该技术仍处于原型和/或试运行阶段。阿斯麦用于生产的EUV薄膜预计将于2017年年中发货。

但目前尚不清楚EUV薄膜是否能及时准备好，这反过来可能会阻碍EUV列车的发展。事实上，这项技术面临着许多挑战。

例如，ASML的多晶硅基EUV薄膜只有50nm厚，必须承受巨大的热量。当EUV光线照射到薄膜上时，薄膜的温度将从600到1000摄氏度不等。

理论上，薄膜会散热。但在这样的温度下，也有人担心EUV薄膜在加工过程中会恶化，导致EUV掩模和扫描仪损坏。

“对我来说，真正担心的是膜破裂。GlobalFoundries．“当光被薄膜上非常狭窄的带吸收时，就会产生非常大的温度梯度。这种压力会导致非常薄而脆弱的膜破裂。每个人都明白这是一个问题。聪明的人正在研究这个问题，我们只需要看看我们是否能找到解决方案。”

薄膜的持续问题促使一些实体，如ASML、IBM、Imec、英特尔、三星和其他公司，加强了各自在该领域的研发工作。

为了解决这一问题，业界正在开发一种具有良好散热材料的新型EUV薄膜。在实验室中，该行业还在开发几种基于碳纳米管、石墨烯和亚硝酸盐硅的下一代膜技术。

每种技术都有不同的权衡。例如，多晶硅薄膜是很有前途的。但是顶部有多晶硅薄膜的EUV掩模不能使用今天的检测工具直接检查缺陷。它需要一个变通办法，即一个可移动的薄膜溶液。

总而言之，idm和代工客户必须密切关注EUV和相关基础设施的状态，包括薄膜。

有膜还是没有膜?
薄膜是集成电路制造供应链的重要组成部分。今天的光学掩模由玻璃基板上的不透明铬层组成。在生产流程中，扫描仪往往会产生不需要的颗粒和污染。所以几十年来，这个行业一直在口罩上使用薄膜。光学掩模的薄膜是基于一种薄聚合物材料。

EUV掩模与传统掩模不同光掩模．EUV掩模坯料由40到50层交替的硅和钼层组成。多层堆叠可作为EUV光的镜子或反射器。

一旦制造出EUV掩模，就将其放置在EUV光刻扫描仪中。该工具通过掩模投射光线，掩模反过来在晶圆上形成图像图案。

不久前，业界坚称EUV口罩不需要薄膜。业界认为，EUV扫描仪在工艺流程中可以保持100%的清洁。因此，EUV掩模应该是无粒子的。

然而最近，芯片制造商改变了他们的立场，称无法保证EUV扫描仪或其他工具在流动过程中保持100%的清洁。根据芯片制造商的说法，如果没有薄膜，EUV掩模很容易产生颗粒和缺陷。

总而言之，该行业需要一种EUV薄膜。“如果没有薄膜，EUV仍然可以工作，”应用材料公司的吴说。“但如果没有薄膜，你一定有很好的控制。你必须确保没有附加粒子(落在面具上)。”

当然，这在晶圆厂是很难防止的。“这就是为什么膜变得越来越重要，”吴说。

EUV薄膜在其他方面也很关键。Wu说:“如果没有薄膜，(EUV口罩)的处理和储存非常困难。”“如果我们有一层薄膜，这项工作就容易得多。”

EUV薄膜适用于逻辑，但并不一定适用于dram的生产。“问题是你的制造环境是什么样的，你多久换一次掩模，”微软首席技术官戴维•弗里德(David Fried)表示Coventor．“在内存业务方面，他们更换掩码的频率要低得多。如果你换口罩的频率低得多，你可能会有一个没有薄膜的环境。”

但如果工业界使用EUV薄膜，它必须满足以下三个基本类别的各种要求:传输速率;热负荷;和生产力。

基本上，EUV光源必须通过薄膜以高速率将光传输到掩膜上。“EUV掩模是反光的。光穿过薄膜。一些光被吸收了。它被反射到口罩表面，失去了一些反射率，”法国科学院的研究人员达里奥·戈德法布说IBM的沃森研究中心。“还有第二道光从EUV掩模中射出。它必须再次穿过细胞膜。所以实际上，有两个通道。”

在生产方面，业界希望EUV薄膜的透射率为90%(单次通过)和81%(双次通过)。不过，到目前为止，ASML最初的多晶硅基EUV薄膜的透射率约为85%(单次通过)，这仍然低于行业的目标水平。

三星电子半导体研究开发中心技术人员sung - sue Kim表示:“薄膜技术已经取得了很大的进展，但问题是生产力损失过大。三星．

ASML可能会在近期内解决这个问题，但热负荷是完全不同的问题。例如，在2016年，ASML有望将其EUV扫描仪的电源从80瓦升级到125瓦。

“在现实中，125瓦的能量通过EUV扫描仪内的7面镜子传播。所以，你有一个反射损失。在每一面镜子中，你都会损失30%的光。”IBM的戈德法布说。“当125瓦到达EUV薄膜时，相当于每平方厘米2.8瓦(就薄膜上的热峰值功率而言)。”

据分析人士称，每平方厘米2.8瓦的多晶硅基EUV薄膜的温度可能在900到1000摄氏度之间。硅的熔点是1414摄氏度。

在125瓦的温度下，多晶硅基EUV薄膜的温度可以在900到1000摄氏度之间。

为了解决这个问题，ASML正在开发带有新的散热层的EUV薄膜。根据ASML公司的系统工程师Derk Brouns的说法，这样一来，多晶硅薄膜的温度就会降到或低于600摄氏度。

热只影响一小部分的细胞膜。“EUV光不会一直聚焦在一个区域，”应用材料公司的Wu说。“所以，精力不会一直集中在一个领域。糟糕的是有一个温度梯度。这意味着被EUV光照射的区域温度很高。邻近地区的温度很低。”

不过，和以前一样，芯片制造商想要一个250瓦的光源来实现EUV的大规模生产。一个250瓦的EUV源在薄膜上产生每平方厘米5瓦的热量。分析人士说，这相当于大约686.1摄氏度。

但到目前为止，ASML和其他公司还没有开发出一种可以承受这些温度的可用于生产的薄膜。“EUV薄膜在材料、工具和基础设施方面的开发取得了良好的进展。英特尔的掩码操作，在最近的演讲中。“但是能够在250瓦EUV下长寿命的薄膜仍然是HVM薄膜实现的关键差距。”

到目前为止，英特尔已经用40瓦的光源测试了来自ASML的EUV薄膜。结果是有希望的，但该行业需要一些重大突破。

新的突破吗?
该行业正以各种新型散热材料的EUV薄膜全速前进。一般来说，材料散热有三种基本方式:传导、对流和辐射。

根据专家的说法，辐射是在EUV薄膜环境中散热的唯一方法。关键是要找到最好的辐射型材料。这是由给定材料的发射特性决定的。一般来说，发射率衡量的是材料发射红外能量的能力。

那么哪种材料对EUV薄膜的发射率最好呢?有几个选项摆在桌面上。

最初，该行业将使用阿斯麦的多晶硅膜。该公司正在为250瓦的光源开发一种透光率高达90%的薄膜，预计将于2017年年中上市。

然而，这里有一个问题。掩模制造商不能使用现有的193nm掩模检测工具，或者eBeam系统，直接检查带有多晶硅薄膜的EUV掩模。这种材料在深紫外线范围内是不透明的。

为了解决这个问题，ASML开发了一种可伸缩的薄膜。在理论流程中，制造EUV掩模，并将薄膜放置在顶部。在检测过程中，EUV薄膜会自动升起并从掩模中移除。然后，一旦检查过程完成，薄膜自动降低并重新附着在EUV掩模上。

不过，可伸缩的薄膜在流动过程中仍有可能出现故障。因此，从长远来看，该行业需要一种基于光化学的口罩检测工具，它可以在不去除薄膜的情况下检查口罩。

但该行业可能还需要三到五年的时间才能将这项技术推向市场，成本约为5亿美元。到目前为止，还没有fab工具供应商投入资源开发这样的工具。

将基于光化剂的掩模检测工具推向EUV市场可能需要3 - 5年时间和5亿美元。

同时，该行业也在探索其他EUV薄膜类型。例如，IBM一直在开发一种基于氮化硅的20nm薄膜，其传输率为87.3%(单次通过)。它可以用今天的光学检查工具进行检查，而不需要去除口罩上的薄膜。

然而，基于氮化硅的EUV薄膜是有限的。它们只能承受80瓦EUV光源的热量。为了解决这个问题，IBM正在开发一种散热层。

其他人则在研究基于碳膜的膜，目前仍处于研发阶段。“所有这些材料在EUV传输方面都非常好，”应用材料公司的Wu说。“关键是如何让电影足够强大。”

结果很有希望。在实验室中，三星探索了基于单晶硅材料的EUV薄膜的开发，该材料具有碳化硼(B4C)覆盖层。使用250瓦的电源，三星的B4C薄膜可以加热到323摄氏度，而多晶硅薄膜只能加热到686.1摄氏度。

与此同时,IMEC正在研究两种下一代EUV薄膜技术。“第一种是连续电影。这些薄膜具有均匀的厚度和密度，就像氮化硅一样。Imec的首席研究员艾米丽·加拉格尔(Emily Gallagher)说:“我们研究了这些材料的基本特性，并将其作为分层解决方案的潜在候选材料。”“第二种更有趣的方法是研究本质上密度较低的多孔材料。低密度扩大了膜的选择。可以考虑吸收性更强的材料，比如碳。”

Imec专注于本质多孔材料，如碳纳米管。“我们的第一个测试重点是EUV传输。然后是机械性能和化学耐久性。如果所有这些指标都是积极的，我们就转向热的考虑，”加拉格尔说。

她说:“Imec是为HVM系统开发的，预计至少在两年内不会出现。”“也就是说，需要大量的基础设施来支持需要开发的EUV薄膜，我认为在2018/19年之前不会有任何规模的准备。”

有关的故事
7nm光刻选择
EUV:成本杀手还是救世主?
EUV正在取得进展吗?
EUV掩模仍存在缺口
电阻灵敏度，源功率，和EUV吞吐量
下一个EUV挑战:掩模检测