先进光刻技术大步向前

正如半导体国际杂志上所说的那样,在今年的SPIE Microlithography会议上,光刻领域的技术专家们共聚一堂并发表了他们的最新研究成果。毫无疑问本次会议将会产生更多的新闻和技术热点,而近来公布的一些关于前沿浸没式光刻技术和极紫外光刻技术(EUV)的新闻以及研究成果已经受到了广泛的关注和极大的重视。

  其中的一条新闻是Nikon宣布一月份的时候它的第一台ArF浸没式扫描光刻设备NSR-S609B已经出货。这台设备的数值孔径达到1.07,采购方是一家主要的半导体生产商。这台设备将用于55纳米节点的内存产品的量产并用于研发下一代45纳米节点的关键技术。

  Nikon独创的局部填充技术消除了浸没式光刻设备产生的缺陷,解决了气泡、水迹以及硅片背部污染等问题。而且这项技术也防止了浸没液体的蒸发,有助于改善与浸没技术相关的套准问题。

  最近Nikon在它的光刻设备中引入了先进的Tandem平台,同样这个平台也安装在了NSR-S609B中。双平台设计的Tandem平台具备不同功能,它优化了浸没式光刻设备的整体表现。其中,曝光平台
可以实现高速曝光和移动;校准平台在每次硅片交换的间隙校准设备,保持其优异的表现。使用Tandem平台,设备的套准精度可以降低到7纳米,而且重复校准、测试有助于消除波动和漂移,使设备始终保持稳定的表现。

  另一条新闻来自罗门哈斯电子材料公司公布了他们在浸没式光刻技术上取得的最新进展。罗门哈斯已经成为IMEC指定的材料供应商,他们的Epic 2330光刻胶将成为65纳米浸没式光刻技术的标准用胶。

  “罗门哈斯在Epic系列光刻胶的研发上投入了大量的人力和物力,现在这些投入获得了回报,Epic系列光刻胶在通孔工艺层上的优异表现给人留下了深刻的印象。使用这种光刻胶曝光后得到的通孔图形圆润、光滑并且密集孔和疏孔都有较大的焦深,”罗门哈斯193纳米光刻胶市场拓展部经理Robert Kavanagh说:“而且这种光刻胶在传统干法光刻技术和浸没式光刻技术的表现上没有明显的差异。”

  当用于浸没式光刻时,Epic 2330既可以不使用顶部疏水涂层也能完全兼容现在主流的各种顶部疏水涂层。这种经过优化的第二代光刻胶当与浸没液体接触时,不会产生液体污染问题,从而满足甚至超过光刻机设备供应商对水洗失的要求。

  罗门哈斯电子材料公司近期又推出了它的第四代Epic 3000系列浸没式光刻胶,其目标是45纳米技术节点。公司介绍说,基于先进的光刻设备的研究表明,Epic 3000系列浸没式光刻胶没有水迹缺陷。

  极紫外光刻技术也同样受到了来自各方面的重视。Sematech North宣布它的研究人员在EUV掩模版基板清洗技术的研究上取得了重大的突破。

  工程技术人员使用独创的清洗技术能够在石英基板上完全移除43纳米直径的颗粒。当应用极紫外光刻技术时,在芯片研发阶段要求衬底上的缺陷直径不超过40纳米,而量产阶段甚至要求不超过25纳米。“满足这样一个需求至关重要的一项是用于生产的掩模版基板实现零缺陷。” Sematech North掩模版基板研发中心项目经理David Krick说。

  Krick解释道,掩模版基板研发中心开发的清洗技术的重要性在于它保证了极紫外光刻技术量产的可行性。得到合乎生产要求的掩模版,首先是要求保证制造的基板无本征缺陷,如坑或划伤等;随后采用上述清洗技术对基板进行清洗,移除外来缺陷,使衬底上的缺陷直径低于25纳米;最后在衬底表面沉积多层反射涂层,依靠这套解决方案,保证了掩模版基板能够有效的反射极紫外光能量。

  “由于掩模版基板上的任何缺陷都将影响多层反射膜的沉积工艺,甚至报废整块掩模版,因此在制造零缺陷的掩模版基板过程中,清洗工艺扮演着极为重要的角色。” Krick说。另一个与实现零缺陷掩模版基板息息相关的环节是基板供应商必须把基板的本征缺陷尺寸控制在25纳米以内,他补充道。

  Krick说清洗技术也受到了测量技术的限制,因为现在最先进的商用掩模版检测系统也不能可靠的侦测直径小于50纳米的缺陷。现在,Sematech的技术人员使用由Lasertec Corp.提供的先进共焦显微镜采用反复清洗和全面覆盖测量技术有效的检测小于50纳米的颗粒缺陷。

  尽管实现制造零缺陷的掩模版基板眼下尚有许多工作和挑战,然而最近的成果确实向前迈进了一大步。