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2017年SPIE先进光刻技术会议部分论文报道

发布时间: 2017-04-10 08:57:54   作者:本站编辑   来源: SPIE   浏览次数:

      2017年2月26日,在美国圣何塞举办了SPIE先进光刻技术大会,会议论文收录在SPIE10143中,摘译部分EUVL光源的文章如下报道。 

  1、三星电子(韩国)的Seong-Sue Kim发表了题为《EUV光刻量产技术进展》的文章。 

      该文展示了EUV光刻中几大关键技术的研发进展情况。功率约205W的光源已经进行了试机,且未来将会有进一步的提升,该光源预计将在2017年内投入生产。得益于新型液滴发生器的引入,光源可用性持续得到改进,而收集器的寿命仍需在各个功率水平下进行测试。掩模空白缺陷的控制已经达到大规模生产所需的要求。光刻胶现已满足显影需求,而曝光剂量仍需进一步降低,以满足产率要求。掩模薄膜既要有较高的透射率,同时也要具备较长的工作寿命,该技术仍需进一步改进,尤其是掩模薄膜的表面膜技术。本文也讨论了在高数值孔径EUV条件下会遇到的其它潜在问题,包括光刻胶、较小的焦深、缝合、掩模制备,以上这些问题以及高数值孔径曝光工具的制备,都需要得到及时的解决,以便顺利推进EUV光刻技术投入实产。 

  2、来自IMEC(比利时)的Ivan Pollentier发表了题为《新型的EUV薄膜解决方案:是否有效?》的文章。 

  文章指出,在EUV光刻曝光过程中,为了防止产量损失,必须引入一种保护性薄膜,正如193 nm 光刻的情况那样。为了有效传递光能,保护薄膜必须足够薄,然而其强度要足以承受扫描曝光的环境。针对约80W的曝光功率,现已有相应的薄膜解决方案。作者的关注点在于:为250W曝光功率提供保护薄膜解决方案。现阶段薄膜技术的最大挑战在于找到一种在EUV波长下具备高透射率的薄膜材料。此外,光刻曝光过程中,薄膜对光线的吸收将导致热效应和机械负载,这也将引起产率问题。现阶段的候选材料,例如多晶硅、氮化硅等,均无法承受250W功率的环境,因此对于未来大规模生产所用的保护薄膜,需要找到可替代的新型材料。 

  IMEC正在对不同的新型薄膜材料进行研究,以便用于大规模生产。其中一种极具潜力的方案是采用碳纳米管(CNT)。在本文中,作者概括了不同类型的基于碳纳米管的材料工艺选择,并展示了它们的光学、热力学和机械性能表现。此外,作者还报告了这些结果的一致性,已经在扫描曝光条件下的鲁棒性。最后,这些基于碳纳米管的新型薄膜解决方案将会和传统的不含碳纳米管层的薄膜材料进行对比。 

  3、德国的联邦技术物理研究所(PTB)的Victor Soltwisch发表了题为《利用EUV散射表征表面结构》的文章。 

  随着工业界继续沿着国际半导体技术蓝图前进,半导体制造的进步不只表现在芯片尺寸的缩减,同时也体现在架构三维复杂度的提升上。因此,需要提出一些新的检测手段对微观结构进行表征。小角度的X线散射技术可以对线型进行快速的检测,但该技术受限于掠入射时所需的较大视场范围以及较低的传递效率。使用更接近垂直入射的角度并引入EUV波段的光源,可以在保持较高的信号强度的同时减小所需的视场尺寸。本文分析了软X线和EUV散射成像从掠入射到垂直入射的情况,包括一种新型的测量靶设计方案,该设计可以避免在掠入射几何情况下产生的足印问题。在使用电子束刻写的硅基光栅上进行了测量实验。使用马尔可夫链的蒙特卡洛采样技术对线型模型进行重建,结果满足统计有效性。通过实验数据和仿真结果可以看出EUV散射测量技术的不错前景。版权所有© (2017) Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE)。该摘要仅供个人下载使用。 

  4、ASML(荷兰)的Oktay Yildirim发表了题为《用于EUV大规模生产的光刻胶性能的提升》的文章。 

  在半导体工业界,使用13.5 nm波长的极紫外光(EUV)作为光源进行刻写是目前用于亚10 nm结构刻写的主要解决方案。作者展示了用于EUV大规模生产的光刻胶性能的提升。文中提出了一种局部特征尺寸均匀性(LCDU)模型,其有效性被实验所得的接触孔(CH)数据所证实。光刻胶性能的衡量标准有:最终打印分辨率(R)、线宽粗糙度(LWR)、灵敏度(S)、曝光宽容度(EL)以及焦深(DOF)。对于13 nm及以上的密线型栅极距,使用NXE机型搭配化学增益光刻胶(CAR)和非化学增益光刻胶(Inpria YA系列)进行测试。而小于10 nm线型的测试结果则在保罗谢勒研究所使用干涉光刻法搭配Inpria YA系列光刻胶获得。通过减小NXE:3400机型的光瞳填充比,可以获得接触孔对比度数据和相应的局部特征尺寸均匀性的改进情况。最新的成像情况可以满足5 nm节点的接触孔需求。一种动态气锁(DGL)薄膜装置被加入在投影光学组件(POB)和工件台之间。这种动态气锁薄膜将会100%减少光刻胶的除气过程对投影物镜系统的不利影响,从而可以拓宽光刻材料的适用范围。这种被证实有效的局部特征尺寸均匀性模型表明,使用高数值孔径EUV的扫描装置进行单次曝光,即可满足3 nm节点的成像质量需求。该文讨论了EUV光刻胶技术现阶段的研究情况、趋势以及潜在的技术难点。作者的实验结果展示了EUV光刻胶材料研究的进步,并支持EUV光刻生态系统的开发。 

  5、来自日本光刻光源制造商Gigaphoton的Hakaru Mizoguchi发表了题为《面向大规模生产的250W高功率LPP-EUV光源》的文章。 

  该公司已经开展CO2-Sn激光等离子体EUV光源的研发工作,从2003年起,该类型的光源就已经被认为是用于大规模EUV光刻生产的13.5 nm高功率光源的最有前景的解决方案。Gigaphoton公司研制出了一批独创的光源技术,例如脉冲CO2激光器与锡液滴的组合、双波长激光脉冲辐射、磁场清洁装置等。理论和实验数据很好地展示了这些方案的优点。在1号试产线的设备上,已经对117W、50kHz的EUV光源进行了演示运行,取得了22小时稳定运行的成绩。该装置的目标是利用27kW功率的脉冲CO2激光器驱动,使EUV功率达到250W。 

  6、题为《面向40kW功率水平的横流CO2激光高效脉冲增益系统用于EUV光源的进展》的文章。 

  作者正在为极紫外(EUV)光刻光源开发横流CO2激光增益装置。从原理来说,相对于轴流式CO2激光器,横流CO2激光器能够提供更好的增益效果。对四台级联的横流式增益装置进行放大测试,得到了27.1 kW的输出功率。种子激光器的脉冲长度为15 ns。作者给出的计算结果表明,使用六台横流CO2激光增益系统即可高效地输出40 kW的光学功率。作者将在演讲中展示他们的模拟和测试结果。 

  7、来自日本光刻光源制造商Gigaphoton的Yasufumi Kawasuji发表了题为《250W高功率激光等离子体EUV光源的关键技术进展》的文章。 

  该文将展示250W功率的CO2-Sn激光等离子体EUV光源的关键技术进展。 

  8、日本冈山大学的Akira Sasaki发表了题为《EUV光源中激光辐射锡靶发射粒子的最优化数值分析》的文章。 

  预等离子体的优化对于从激光等离子体(LPP)获取高输出功率的极紫外(EUV)光源至关重要。作者研究了锡靶液滴在预脉冲激光辐射下的碎化过程。作者根据锡的状态方程提出了一种流体力学模型,用以描述从液态至气态的转变过程和网格化重组算法,以此研究通过蒸发、凝固及短脉冲辐射形成的激波所生成的粒子,及后续的粒子云扩散,最终得到一个经优化的锡密度轮廓,用于EUV光的发射。 

  9、伊利诺伊大学香槟分校的Gianluca Panici发表了题为《用于光源清洁的表面波等离子体锡移除技术的研究》的文章。 

  本文研究了一种利用表面等离子体波将锡残渣从收集器光学组件上清除的氢等离子体清洁技术。锡残渣的移除效果不仅取决于粒子浓度,且受入射离子的腐蚀增强效应的影响。本文研究了阈值能量及离子能量对锡的腐蚀速率的影响,并展示了实验结果。表面波等离子体(SWP)的优势在于其更高的等离子体浓度(10^11 to 10^12 cm-3)和较低的电子能量(1-3 eV)。实验对大范围内的等离子体参数进行测量,其结果将在文中展示。以上结果将有助于展示表面波等离子体清洁技术在EUV光源中的使用前景。 

  10、普渡大学(美国)的Tatyana Sizyuk发表了题为《背景压力对EUV光源效率和生成残渣特性的影响》的文章。 

  作者根据激光器参数和残渣清除系统的效率,模拟了可能的激光等离子体腔内锡残渣的累积情况。进一步地,作者研究了锡蒸气在不同压力水平下对CO2激光束的传播、尺寸、强度大小和EUV光源产生效率的影响。利用HEIGHTS工具包对光源环境进行建模,包含被不同压力的蒸气云包围的锡液滴和微型碎片的情况。根据激光频率和液滴发生系统的情况,对光源运行的稳定性进行预估。此外,还对腔体环境下生成的碎片/蒸气分布影响进行了分析。 

  11、普莱克斯(PLEX LLC)美国公司的Malcolm W. McGeoch发表了题为《锡激光等离子体EUV光源的功率、效率及成本控制方面的提升》的文章。 

  该文详细讨论了一种优化氩尖锡激光等离子体光源的新型设计。这种尖端控制场的强度低至40mT,且可以通过传统的非超导磁场获得。氩气流缓慢且易于再循环,所以可以采用小型、闭合的泵浦手段,同时可以避免大型导管的使用。氢气和锡发生化学反应的问题也得到解决。对于500W的EUV光源,圆环形光束区域的热负载为100Wcm-2。通过磁场可对等离子体的行为实现精确控制,EUV的收集范围可以达到7 sr,进而大幅减小激光功率需求,对于500W的光源,约需要30kW的激光功率。 

  12、来自美国光刻光源生产商Cymer公司的Alexander A. Schafgans发表了题为《用于大规模生产的激光等离子体EUV光源的功率扩增》的文章。 

  该文阐述了对用于大规模生产的激光等离子体EUV光源进行性能扩增时所遇到的挑战及解决方案。作者讨论了可以把EUV光源功率从100W提升至高于200W水平的光源结构改进,以及光源关键参数和子系统的功率扩增所存在的技术挑战。最后,作者还描述了现阶段功率扩增研究的动向,并展望了激光等离子体EUV光源向500W大关迈进的节拍。 

  13、普渡大学的Ahmed Hassanein和Tatyana Sizyuk发表了题为《利用多重单靶双光束技术改进激光等离子体光源获取更高效的EUV转化率》的文章。 

  作者利用锡液滴和碎片化的小型液滴靶,在全三维几何条件下模拟并对比了多重双激光束技术,以求对用于EUV光刻的激光等离子体光源进行优化。作者研究了从不同方向同时入射的三束激光束(在单独的双脉冲系统中具有相同的总能量)对这些系统转化效率(CE)的影响。利用HEIGHTS工具包对质量关系、激光参数影响、原子核离子残渣生成和EUV辐射输出最优化进行研究。建模结果与带内光子生成及残渣、离子生成的研究结果进行比对。 

  14、Ushio(德国)公司的Yusuke Teramoto发表了题为《用于掩模检验和线光束应用的高辐射率激光辅助型放电等离子体光源》的文章。 

  Ushio公司的激光辅助型放电等离子体(LDP)光源可以提供120 W/mm2/sr的清洁光子辐射。近期的研究将等离子体处的峰值辐射率增加至超过200 W/mm2/sr的水平,从而可以用于高产量、高精度的掩模检测。利用Ru和Mo/Si镜面进行清洁度的标定,结果显示,除了表面以每G脉冲几次的频率有一些平滑的溅射外,镜片没有明显的损伤情况。研究人员进行了数次长期(达2周时间的)测试。通过数据分析获取了二维情况下的辐射稳定性。最近,还提出了具有大开角的最新模型,并将送交客户端。 

  15、格罗方德(美国)公司的Erik R. Hosler发表了题为《自由电子激光的发射构型对EUV光刻的影响》的文章。 

  自由电子(FEL)EUV光源提供了一种经济、高功率/单源的选择,可以替代激光等离子体EUV光源。而自由电子激光若成为下一代EUV光源的方案,其自由电子发射的构型将会很大程度上影响运行的稳定性和整体的运行能力。一种近期工业化的自由电子激光被认为利用了以下三种现存的发射构型之一:(1)自增益同步辐射(SASE),(2)再生增益(RAFEL),或者(3)自激发(SS-FEL)。设立模型加速参数,评估电子发射构型对自由电子激光输出的影响。设计了评估表以方便评估这种影响,同时为将来的自由电子激光设计及其在EUV光刻领域的应用提供参考框架。 

  常哲编译自:http://proceedings.spiedigitallibrary.org/volume.aspx?conferenceid=3887&volumeid=18232 

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