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專業(yè)的特種光源、光電器件、電子材料提供和服務(wù)商
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光刻機(jī)詳解(1):光源系統(tǒng)篇

光刻機(jī)詳解(1):光源系統(tǒng)篇

  • 分類:行業(yè)動(dòng)態(tài)
  • 作者:佛系的風(fēng)
  • 來源:微信公眾號(hào):佛系的風(fēng) qbdp
  • 發(fā)布時(shí)間:2023-05-31 14:57
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【概要描述】

光刻機(jī)詳解(1):光源系統(tǒng)篇

【概要描述】

  • 分類:行業(yè)動(dòng)態(tài)
  • 作者:佛系的風(fēng)
  • 來源:微信公眾號(hào):佛系的風(fēng) qbdp
  • 發(fā)布時(shí)間:2023-05-31 14:57
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詳情

作者:佛系的風(fēng)

圖片與素材:佛系的風(fēng)、網(wǎng)絡(luò)

一、前言

20185月,中芯國際(SMIC)訂購了一套極紫外光刻(EUV)設(shè)備,該設(shè)備來自荷蘭芯片設(shè)備制造商ASML,價(jià)值1.2億美元。長江存儲(chǔ)的首臺(tái)光刻機(jī)同樣來自ASML,為193nm浸潤式光刻機(jī),售價(jià)7200萬美元,用于14 nm-20 nm工藝。123日晚,荷蘭光刻機(jī)巨頭ASML的元器件供應(yīng)商——Prodrive突發(fā)大火,ASML預(yù)計(jì)這場火災(zāi)可能會(huì)影響到2019年年初的出貨計(jì)劃。2019524日,中芯國際(SMIC)發(fā)公告稱將其美國預(yù)托證券股份從紐約證券交易所退市,大家都目光關(guān)注到它的14nm量產(chǎn)進(jìn)程。隨著中國半導(dǎo)體制造的崛起與壯大,光刻機(jī)作為核心設(shè)備貫穿近幾年大眾的熱點(diǎn),多次被引發(fā)討論。

2018年全球光刻機(jī)出貨逾600臺(tái),較2017年的460臺(tái)增幅達(dá)30%。其中,ASMLNikon、Canon三巨頭半導(dǎo)體用光刻機(jī)在2018年出貨374臺(tái),較2017年的294臺(tái)增加80臺(tái),增長27.21%2018ASML、Nikon、Canon三巨頭光刻機(jī)總營收118.92億歐元,較2017年增長25.21%。從EUVArF immersion、ArF機(jī)型的出貨來看,全年共出貨134臺(tái)。其中ASML出貨120臺(tái),占有9成的市場。

ASML

2018ASML光刻機(jī)出貨224臺(tái),營收達(dá)82.76億歐元,較2017年成長35.74%。其中EUV光刻機(jī)營收達(dá)18.86億歐元,較2017年增加7.85億歐元。

Nikon

2018年度(非財(cái)年),Nikon光刻機(jī)出貨106臺(tái),營收達(dá)20.66億歐元,較2017年成長25.29%。2018年度,Nikon半導(dǎo)體用光刻機(jī)出貨36臺(tái),比2017年度增加9臺(tái),增長33.33%。其中ArFimmersion光刻機(jī)出貨5臺(tái),較2017年度減少1臺(tái);ArF光刻機(jī)出貨9臺(tái),較2017年度增加1臺(tái);KrF光刻機(jī)出貨5臺(tái),較2017年度增加3臺(tái);i-line光刻機(jī)出貨17臺(tái),較2017年度增加6臺(tái)。2018年度,Nikon半導(dǎo)體用光刻機(jī)出貨36臺(tái)中,其中全新機(jī)臺(tái)出貨19臺(tái),翻新機(jī)臺(tái)出貨17臺(tái)。值得一提的是,2018年度,Nikon面板(FPD)用光刻機(jī)出貨70臺(tái)。

Canon

2018Canon光刻機(jī)出貨183臺(tái),營收達(dá)15.5億歐元,較2017年微增1.6%2018Canon半導(dǎo)體用光刻機(jī)出貨達(dá)114臺(tái),較2017年增加44臺(tái),增長62.85%。但是主要是i-lineKrF兩個(gè)低端機(jī)臺(tái)出貨。2018年全年面板(FPD)用光刻機(jī)出貨69臺(tái)。

 

二、光刻機(jī)的發(fā)展

1)前EUV時(shí)代

光刻機(jī)分為紫外光源(UV)、深紫外光源(DUV)、極紫外光源(EUV)。按照發(fā)展軌跡,最早的光刻機(jī)光源即為汞燈產(chǎn)生的紫外光源(UV)。之后行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)采用準(zhǔn)分子激光的深紫外光源(DUV),將波長進(jìn)一步縮小到ArF193 nm。由于遇到了技術(shù)發(fā)展障礙,ArF加浸入技術(shù)成為主流。浸入技術(shù)是指讓鏡頭和硅片之間的空間浸泡于液體之中。由于液體的折射率大于1,使得激光的實(shí)際波長會(huì)大幅度縮小。目前主流采用的純凈水的折射率為1.44,所以ArF加浸入技術(shù)實(shí)際等效的波長為193 nm/1.44=134 nm。從而實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。由于157 nm波長的光線不能穿透純凈水,無法和浸入技術(shù)結(jié)合。因此,準(zhǔn)分子激光光源只發(fā)展到了ArF。通過浸沒式光刻和雙重光刻等工藝,第四代 ArF 光刻機(jī)最高可以實(shí)現(xiàn) 22nm 制程的芯片生產(chǎn),但是在摩爾定律的推動(dòng)下,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對于芯片制程的需求已經(jīng)發(fā)展到 14nm、 10nm、甚至7nm ArF 光刻機(jī)已無法滿足這一需求,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將希望寄予第五代 EUV 光刻機(jī)。

2EUV時(shí)代

為了提供波長更短的光源,極紫外光源(EUV)為業(yè)界采用。目前主要采用的辦法是將二氧化碳激光照射在錫等靶材上,激發(fā)出13.5 nm的光子,作為光刻機(jī)光源。目前僅有由荷蘭飛利浦公司發(fā)展而來的ASML(阿斯麥)一家可提供可供量產(chǎn)用的EUV光刻機(jī),因此ASML對于EUV光刻機(jī)的供貨重要性不言而喻,同時(shí)一臺(tái)EUV光刻機(jī)也是價(jià)值不菲。

ASML作為芯片加工設(shè)備光刻機(jī)的第一強(qiáng)者,目前占據(jù)全球大部分市場份額,只有日本的兩家光刻機(jī)公司(尼康和佳能)稍有競爭的潛能,但也只是占據(jù)很小的市場份額。即便是科技最發(fā)達(dá)的美國,目前也不能獨(dú)自完整生產(chǎn)出光刻機(jī),只能參與控股ASML。

三、光刻機(jī)的構(gòu)造解析

光刻機(jī)的構(gòu)造,一般分為:照明系統(tǒng)(光源+產(chǎn)生均勻光的光路),Stage系統(tǒng)(包括Reticle StageWafer Stage),鏡頭組(這個(gè)是光刻機(jī)的核心),搬送系統(tǒng)(Wafer Handler+ Reticle Handler),Alignment系統(tǒng)(WGA,LSA, FIA)。另外半導(dǎo)體光刻機(jī)的工作溫度必須保持在23度,要保證wafer在恒溫和無particle的環(huán)境,必須要有恒溫和控制particle、ESD的工作chamber。

光刻機(jī)性能指標(biāo):

光刻機(jī)的主要性能指標(biāo)有:支持基片的尺寸范圍,分辨率、對準(zhǔn)精度、曝光方式、光源波長、光強(qiáng)均勻性、生產(chǎn)效率等。

光刻機(jī)的原理就是用光來投射到reticle上產(chǎn)生衍射,然后鏡頭收集到光匯聚到wafer上,形成圖形,所以光是產(chǎn)生圖形的必要條件。光刻機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)準(zhǔn)分子激光器掃描步進(jìn)投影光刻機(jī)最關(guān)鍵的三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是:光刻分辨率(Resolution)、套刻精度(Overlay)和產(chǎn)能(Productivity)。

光刻分辨率的計(jì)算公式為:CD=K1?λ/NA

式中λ為準(zhǔn)分子激光器輸出激光波長,K1為工藝系數(shù)因子,NA為投影光刻物鏡數(shù)值孔徑。從上式可以看出,提高光刻分辨率可以通過縮短激光波長、降低工藝系數(shù)因子K1和提高投影光刻物鏡數(shù)值孔徑NA等來實(shí)現(xiàn)。縮短激光波長將涉及到激光器、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光學(xué)材料、光學(xué)鍍膜、光路污染以及曝光抗蝕劑等系列技術(shù)問題;低工藝系數(shù)因子K1值成像,只有當(dāng)掩模設(shè)計(jì)、照明條件和抗蝕劑工藝等同時(shí)達(dá)到最佳化才能實(shí)現(xiàn),為此需要采用離軸照明、相移掩模、光學(xué)鄰近效應(yīng)校正、光瞳濾波等系列技術(shù)措施;投影光刻物鏡的數(shù)值孔徑則與激光波長及光譜帶寬、成像視場、光學(xué)設(shè)計(jì)和光學(xué)加工水平等因素有關(guān)。

套刻精度與光刻分辨率密切相關(guān)。如果要達(dá)到0.10μm的光刻分辨率,根據(jù)33%法則要求套刻精度不低于0.03μm。套刻精度主要與工件臺(tái)和掩模臺(tái)定位精度、光學(xué)對準(zhǔn)精度、同步掃描精度等因素有關(guān),定位精度、對準(zhǔn)精度和同步掃描精度分別約為套刻精度的1/51/3,即0.0060.01μm。提高生產(chǎn)效率是光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的必要條件。為了提高生產(chǎn)效率,必須優(yōu)化設(shè)計(jì)激光器輸出功率、重復(fù)頻率、曝光能量控制、同步掃描等各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié),并采用先進(jìn)技術(shù)盡量減少換片、步進(jìn)和光學(xué)對準(zhǔn)等環(huán)節(jié)所需時(shí)間。由此可見,首先必須先要有可靠的光源系統(tǒng),才能確保光刻機(jī)的有效運(yùn)行。

 

四、光源系統(tǒng)的發(fā)展

早期stepper式光刻機(jī)都是用汞燈做光源,最早有1kw,2kw到最后發(fā)展到了5kw,越來越恐怖。后來為了提高分辨率,采用了新的光源:laser,分為Krf(248nm)Arf193nm)laser也是不斷在增加功率,現(xiàn)在最高的可以達(dá)到500kw級別了(非常恐怖的激光能量)。為什么要發(fā)展大功率的汞燈和激光呢?這是產(chǎn)能的需求,在相同的曝光量下,光源的功率越高,曝光需要的時(shí)間越少,這樣單位時(shí)間里面產(chǎn)能越高。汞燈發(fā)出的光向各個(gè)方向擴(kuò)散,我們需要把光匯聚起來,打到大光強(qiáng)的目的,這時(shí)候一個(gè)橢圓鏡是必須的了。我們知道橢圓有兩個(gè)焦點(diǎn),我們把光源放到一個(gè)焦點(diǎn)上,那么光就會(huì)聚到另外一個(gè)焦點(diǎn)上,那就是快門的位置。同時(shí)這個(gè)橢圓鏡還有另外一個(gè)功能,吸收不需要的光線。這種鏡子上有一層涂層,一般500nm以上的紅外光不被反射,而是被吸收。這些光會(huì)被產(chǎn)生熱量,所以裝汞燈的地方一定需要一個(gè)散熱的東西,功率小一點(diǎn)的就用風(fēng)扇吹,功率大的話就水冷了。反射出來的光也不是全部需要的,我們只需要365nmI-line)或者436nmG-line)的波長,別的波長的光也是要淘汰的,這時(shí)候filter就上場了,它的作用就是過濾掉不要的東西,只讓需要的波長的光通過。激光作為光源就不需要上面的這些東西了,因?yàn)閺募す馄骼锩娉鰜淼墓庖呀?jīng)是很純的了,不需要再過濾。然后通過鏡片組將光均勻化。這樣,才能源源不斷的給光刻機(jī)合格的光源。

 

1)最初的兩代光刻機(jī):采用汞燈產(chǎn)生的 436nm g-line 365nm i-line 作為光刻光源,可以滿足0.8-0.35 微米制程芯片的生產(chǎn)。最早的光刻機(jī)采用接觸式光刻,即掩模貼在硅片上進(jìn)行光刻,容易產(chǎn)生污染,且掩模壽命較短。此后的接近式光刻機(jī)對接觸式光刻機(jī)進(jìn)行了改良,通過氣墊在掩模和硅片間產(chǎn)生細(xì)小空隙,掩模與硅片不再直接接觸,但受氣墊影響,成像的精度不高。

2)第三代光刻機(jī):采用 248nm KrF(氟化氪)準(zhǔn)分子激光作為光源,將最小工藝節(jié)點(diǎn)提升至350-180nm 水平,在光刻工藝上也采用了掃描投影式光刻,即現(xiàn)在光刻機(jī)通用的,光源通過掩模,經(jīng)光學(xué)鏡頭調(diào)整和補(bǔ)償后,以掃描的方式在硅片上實(shí)現(xiàn)曝光。

3)第四代 ArF 光刻機(jī):最具代表性的光刻機(jī)產(chǎn)品。第四代光刻機(jī)的光源采用了 193nm ArF(氟化氬)準(zhǔn)分子激光,將最小制程一舉提升至 65nm 的水平。第四代光刻機(jī)是目前使用最廣的光刻機(jī),也是最具有代表性的一代光刻機(jī)。由于能夠取代 ArF 實(shí)現(xiàn)更低制程的光刻機(jī)遲遲無法研發(fā)成功,光刻機(jī)生產(chǎn)商在 ArF 光刻機(jī)上進(jìn)行了大量的工藝創(chuàng)新,來滿足更小制程和更高效率的生產(chǎn)需要。

4)第五代EUV光刻機(jī):ASML光刻機(jī)可以使用波長為13.5納米的極紫外光(EUV),實(shí)現(xiàn)14納米、10納米、和7納米制程的芯片生產(chǎn),而通過技術(shù)升級,也可以實(shí)現(xiàn)9納米,8納米,6納米,5納米,4納米乃至3納米等制程的芯片生產(chǎn)。獲取波長為13.5nm的光是實(shí)現(xiàn)EUV光刻的一個(gè)重要步驟。激光等離子體(Laser-produced Plasma)極紫外光源(LPP-EUV光源)由于其功率可拓展的特性,成為了EUV光刻最被看好的高功率光源解決方案。EUV 光刻機(jī)面市時(shí)間表的不斷延后主要有兩大方面的原因,一是所需的光源功率遲遲無法達(dá)到 250 瓦的工作功率需求,二是光學(xué)透鏡、反射鏡系統(tǒng)對于光學(xué)精度的要求極高,生產(chǎn)難度極大。這兩大原因使得 ASML及其合作伙伴難以支撐龐大的研發(fā)費(fèi)用。 2012 ASML 的三大客戶三星、臺(tái)積電、英特爾共同向 ASML 投資 52.59 億歐元,用于支持 EUV 光刻機(jī)的研發(fā)。此后 ASML 收購了全球領(lǐng)先的準(zhǔn)分子激光器供應(yīng)商 Cymer,并以 10 億歐元現(xiàn)金入股光學(xué)系統(tǒng)供應(yīng)商卡爾蔡司,加速EUV 光源和光學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)程,這兩次并購也是 EUV 光刻機(jī)能研發(fā)成功的重要原因。

五、EUV光源系統(tǒng)

(1)EUV光源系統(tǒng)的組成

EUV光源由光的產(chǎn)生、光的收集、光譜的純化與均勻化三大單元組成。相關(guān)的工作元器件主要包括大功率CO2激光器、多層涂層鏡、負(fù)載、光收集器、掩膜版、投影光學(xué)系(XeSn)形成等離子體,等離子利用多層膜反射鏡多次反射凈化能譜,獲得13.5nmEUV光。

光的產(chǎn)生:CO2激光器,一般采用TRUMPF(原美國大通激光)或者Mitsubishi electronic研制的激光發(fā)射器。

光的收集:極紫外光的波長為 13.5nm,這種光容易被包括鏡頭玻璃內(nèi)的材料吸收,所以需要使用反射鏡來代替透鏡;普通打磨鏡面的反射率還不夠高,必須使用布拉格反射器(Bragg Reflector,一種復(fù)式鏡面設(shè)計(jì),可以將多層的反射集中成單一反射)。此外,氣體也會(huì)吸收 EUV并影響折射率,所以腔體內(nèi)必須采用真空系統(tǒng)。EUV光的收集難度極大,因此轉(zhuǎn)化效率也很低,這也是為什么EUV如此耗電的原因之一。這種光非常容易被吸收,連空氣都不透光,所以整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境必須抽成真空;同時(shí),也無法以玻璃透鏡折射,必須以硅與鉬制成的特殊鍍膜反射鏡,來修正光的前進(jìn)方向,而且每一次反射仍會(huì)損失 3 成能量,但一臺(tái) EUV 機(jī)臺(tái)得經(jīng)過十幾面反射鏡,將光從光源一路導(dǎo)到晶圓,最后大概只能剩下不到 2%的光線。反射鏡的制造難度非常大,精度以皮米計(jì)(萬億分之一米),如果反射鏡面積有德國那么大(大概是山東、河南兩省面積之和),最高的突起不能超過1厘米。

光的純化與均一化:激光器里面出來的光已經(jīng)是很純的了,所以基本不需要再過濾。但我們不僅需要很純的光,還需要均勻的光,這樣投射到wafer上不會(huì)造成各個(gè)地方的CD不一致。誰來擔(dān)當(dāng)這個(gè)重任呢?各個(gè)廠家用的都不一樣,Nikon是一種叫fly-eye的鏡頭。這種鏡片用很多塊凸透鏡組成,光打到上面就會(huì)在各個(gè)地方產(chǎn)生匯聚的作用,這樣在relay lens的幫助下,一個(gè)平行的均勻的光產(chǎn)生了。ASML用的是一種叫quad-rod的玻璃長方體,光在里面反射很多次,最后出來的光就被均勻化了。有了均勻的光,我們就可以拿來曝光用,可是有時(shí)候我們不需要全部視場大小的光,可能只要曝光一個(gè)很小的區(qū)域,這時(shí)候用于擋光的機(jī)構(gòu),Nikonblind, ASMLREMA的東西就用上了,他們都是上下左右四塊擋片,用馬達(dá)帶動(dòng),需要多大的區(qū)域只要讓馬達(dá)帶動(dòng)擋片,把不要的光遮住,這樣就可以曝光我們需要的地方了。最后,通過一塊大的lens把光匯聚一下,就可以投射到reticle上進(jìn)行曝光了。另外,各大巨頭也懟lens組進(jìn)行了創(chuàng)新,比如Nikon有一種變形照明,在光路中加入了一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的圓盤,圓盤上有一些用于產(chǎn)生特定圖形的東西,如小sigma,annual等等,有的時(shí)候還需要多塊fly-eye來進(jìn)行光的處理。在ASML的光路里,又會(huì)有很多負(fù)責(zé)產(chǎn)生各種調(diào)整光路的機(jī)構(gòu),甚至發(fā)展到最后,需要偏振光等等。越先進(jìn),里面的鏡頭組件用的就越多。此外,通過使用OPC(Optical Proximity Correction,光學(xué)鄰近校正)軟件對pattern進(jìn)行修正,使用緊湊的模型動(dòng)態(tài)仿真(即基于模型的OPC)的結(jié)果預(yù)先計(jì)算出一個(gè)查找表,根據(jù)這個(gè)查找表來決定怎樣移動(dòng)圖案的邊緣,從而對光和圖案進(jìn)行更進(jìn)一步的處理。

2EUV光源系統(tǒng)的工作原理

EUV產(chǎn)生工作原理:將高功率的二氧化碳激光打在直徑為30微米的錫液滴上,通過高功率激光蒸發(fā)錫滴,然后將蒸汽加熱到電子脫落的臨界溫度,留下離子,再進(jìn)一步加熱直到離子開始發(fā)射光子。

(1)錫液發(fā)生器使錫液滴落入真空室③。

(2)脈沖式高功率激光器①擊中從旁飛過的錫液滴②每秒 50,000 次。Laser分為兩部分,前脈沖和功率放大器。前脈沖和主脈沖擊中錫液使其氣化。

(3)錫原子被電離,產(chǎn)生高強(qiáng)度的等離子體。

(4)收集鏡捕獲等離子體向所有方向發(fā)出的 EUV 輻射,匯聚形成光源。

(5)將集中起來的光源傳遞至光刻系統(tǒng)④以曝光晶片⑤。

 

(3)Cymer & Gigaphoton公司簡介

光源系統(tǒng)發(fā)展到今天,主流的EUV光源已確定為激光等離子體光源(LPP),目前只有兩家公司能夠生產(chǎn):一家是美國的Cymer,另外一家是日本的Gigaphoton

 Cymer

1985年,Robert AkinsRichard Sandstrom兩位來自加州大學(xué)圣地亞哥分校(UCSD)的博士,正思索著他們的未來。由于Akins的博士論文是研究有關(guān)雷射光學(xué)信息處理(optical informationprocessing),而Sandstrom則是有關(guān)雷射物理,他們過去都曾任職于一家國防工業(yè)公司(HLX Inc.),從事一些運(yùn)用雷射科技的國防機(jī)密項(xiàng)目 (esoteric projects)。有一天,他們在圣地亞哥進(jìn)教的Del Mar海灘上休閑,擲飛盤與喝啤酒,討論未來的前程發(fā)展。他們激發(fā)極多的創(chuàng)業(yè)構(gòu)想,包括從事快餐經(jīng)銷商的可能性,不過最后決定創(chuàng)業(yè)還是應(yīng)該奠定于自身的專長能力。于是在1986年,他們倆成立了一家名叫Cymer Inc.的公司,專門從事excimer laser技術(shù)的研究開發(fā)。

201210月,ASML斥資 19.5億歐元收購Cymer后,加速極紫外光(EUV)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)。為公司 2017年的 EUV設(shè)備 NXE 3400B,成功提高光源功率與精度,實(shí)現(xiàn)約 13納米的線寬。時(shí)至今日,Cymer基本供給ASML使用,很少對外供貨。

 

Gigaphoton原為小松公司和Ushio公司各占50%股份的合資公司,這家公司于20008月份成立,主要業(yè)務(wù)是開發(fā),制造和銷售光刻機(jī)用準(zhǔn)分子激光器光源,并為顧客提供服務(wù)。Gigaphoton的主要研究方向是LPP型光源系統(tǒng)。 2004 年底推出支持浸潤 ArF 曝光的注入鎖定式 ArF 準(zhǔn)分子激光機(jī) GT40A,更接連于 2005 年推出震蕩頻率達(dá) 1.5 倍之 6,000 Hz 機(jī)種 GT60A2006 年推出大幅改善光譜帶寬及營運(yùn)成本的機(jī)種GT61A;2007年推出支持浸沒式雙重曝光、輸出達(dá)90W 的機(jī)種GT62A,新產(chǎn)品相繼問世。

2011年日本小松與Ushio公司決定終止兩家公司有關(guān)EUV光刻機(jī)光源合資廠商Gigaphoton項(xiàng)目的合資合同。小松從Ushio公司手中收購Gigaphoton余下的50%股份,這樣Gigaphoton成為了小松的獨(dú)資公司。在作為次世代光刻光源備受矚目的EUV 光源開發(fā)方面,更是加入「技術(shù)研究組極端遠(yuǎn)紫外曝光系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)(ExtremeUltraviolet Lithography System Development Association; EUVA)」,Gigaphoton對于 LPP 方式技術(shù)發(fā)展有著很大的貢獻(xiàn)。

其他

此外,尼康聯(lián)手Gigaphoton一直都在研EUV光刻機(jī)。日本光刻機(jī)廠家在2005年組建了SELETE研究機(jī)構(gòu),致力于研究EUV技術(shù)。而且在更早期,日本還建立了一個(gè)EUVA研究機(jī)構(gòu),由尼康,佳能,小松制作所,優(yōu)志旺,gigaphoton,富士通,日本電器,東芝,瑞薩電子等9家公司聯(lián)合展開了極紫外曝光設(shè)備裝置研發(fā)。2011EUVA研發(fā)機(jī)構(gòu)解散。由SELETE繼承,開始研發(fā)更難更新一代的極深紫紫外光源EUVL,不管是前一代的紫外光源EUV還是次世代更牛逼的EUVL(極深紫外)都是日本人第一個(gè)研發(fā)出來的。此外,現(xiàn)在所謂的14nm就是個(gè)誤區(qū)。以前科學(xué)家就認(rèn)為14nm就會(huì)是EUV時(shí)代,但其實(shí)7nm都可以用ArF來實(shí)現(xiàn),預(yù)測ArF的極限是5nm。尼康的EUV一直都只用在實(shí)驗(yàn)室里,受限于財(cái)力等原因,并未推到市場,也許更進(jìn)一步的原因是正在為更下一代的極深紫外打基礎(chǔ)。

 

六、EUV的缺點(diǎn):價(jià)格貴&耗電?。。?/span>

EUV光刻機(jī)要把光壓到這么短的波長,需要極高的能量。除了設(shè)備售價(jià)高,技術(shù)復(fù)雜外,還有很高的耗電能力。EUV除了售價(jià)高,技術(shù)復(fù)雜外,其耗電能力也是一絕。首先,要得到這樣高功率的極紫外光,需要功耗極大的激光器。這樣的激光器,工作時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很大的熱量,需要一套優(yōu)良的散熱冷卻系統(tǒng),才能保證機(jī)器正常工作,而這又需要消耗大量電力。其次,修正光的前進(jìn)方向時(shí),每一次反射仍會(huì)損失 3 成能量,經(jīng)過十幾面反射鏡,將光從光源一路導(dǎo)到晶圓,最后大概只能剩下不到 2% 的光線。被吸收的能量必須要用大功率散熱系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。最后,為了提高產(chǎn)能,將光源功率不斷提高,來提升曝光的節(jié)拍,需要更高的用電要求。所以,EUV光刻機(jī)的極低能源轉(zhuǎn)換效率導(dǎo)致了極高的耗電量,業(yè)內(nèi)人士表示,EUV光刻機(jī)就是用極端的耗電來出大力做奇跡。

 

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