半导体产业属于高科技,然而在使用新技术方面却很保守,除非别无选择,否则他们更愿意坚持使用现有的技术而不愿意试试新的技术。这也是半导体行业对超紫外线(EUV)光刻技术的态度。EUV技术采用13.5纳米波长光子取代了目前最先进的193纳米波长的光子,因为后者需要通过一系列光学方法才能形成65纳米图像。
“EUV使光刻技术变得更简单。这也是为什么尽管遇到许多阻力,包括时间上一再推迟、出现的许多技术难题和各种分歧,我们却一直没有放弃EUV的原因。”半导体制造技术产业联盟(SEMATECH)高级技术会员Vivek Bakshi说。半导体制造技术产业联盟(SEMATECH)位于得克萨斯州首府奥斯汀。
最近,在EUV工艺和污染方面有一些令人鼓舞的消息。一条是关于在光掩模板,它代表了电路层。另一条消息是关于EUV光源,EUV光源通过光刻机利用掩模板把电路印到晶片上。
掩模板之所以能够成功,是因为只有10纳米大的微粒需要用它来检测和清洁,这是半导体制造技术产业联盟(SEMATECH)掩模板开发中心的研究成果,该中心位于美国纽约州首府奥尔巴尼。这个尺寸之所以很重要,是因为它不到22纳米的一半,正好是可能会使用EUV的地方。
我们把多层图案沉积在掩膜板上,精心构造得到EUV掩模板。附着在掩模板上的微粒会使掩模板上的图案在写入时出现变形,结果使掩模变得毫无用处。因此掩膜板的清洁程度就极为重要。
SEMATECH另一位高级技术会员Abbas Rastegar说,正因为10纳米太小了,所以污染控制从一开始就显得非常困难。他说:“首先,你应当了解这个缺陷。”
为了做到这一点,Rastegar和其他人都采用日本Lasertec公司的缺陷检测工具。这个检测工具使用266纳米光反射率,专门用来发现所有大于30纳米的微粒,准确率达到95%,这比要求的10纳米大很多。为了绕过这个限制,这个工作小组标出可能的缺陷,然后再用原子力显微镜确认它们的尺寸,紧接着,再用德国HamaTech AG公司的清洁工具清洗掩模板,在清洗后,再次扫描掩膜板,检验一下缺陷还在不在,而且不能损伤掩模板。
使用波长较短的光源(例如波长为13.5纳米)会使操作更简单。与EUV有关的第二个进展利用这种光源也可以简化操作。最新消息显示,性能上的改善使激光器在运行过程中先产生等离子,然后才产生EUV光子。激光系统可以用于EUV光刻机或者使用EUV的测量工具或检测工具。
使用激光的好处是光学镜片可以放在比较远的地方,更好地保护这些昂贵的元件不会受到高温、碎片和源自与等离子体有关的污染物的影响。正如Bakshi所说,“距离比较远而且可以放进更多碎片缓解设备。”
他还说,激光器还需要做进一步的改进才能使用。不过,他认为最近在这方面已经取得实质性进展,激光器的功率已经开始接近能够与等离子光源对抗的水平。我们可能需要把几个激光器组合起来使用,才能达到最终需要的性能。