極紫外光刻技術(shù),，成為潛在的摩爾定律的救世主已經(jīng)很久了。 十幾年前,，路線圖要求EUV于2011年到貨,。直到去年它才開(kāi)始運(yùn)行,。
EUV源已達(dá)到半導(dǎo)體制造所需的200瓦級(jí)。然而,，暴露的光致抗蝕劑的缺陷限制了當(dāng)前7納米節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)量,，并且未來(lái)的5和3納米節(jié)點(diǎn)將面臨更大的問(wèn)題。現(xiàn)在，基于最先進(jìn)激光器的新型實(shí)驗(yàn)室EUV源為開(kāi)發(fā)人員提供了更高的空間和時(shí)間分辨率,，以便他們理解并解決這些問(wèn)題,。
將光刻技術(shù)移至EUV波段意味著材料和光源都發(fā)生了巨大變化。新的13．5納米EUV等離子體源取代了193納米的紫外激光器,。隨著波長(zhǎng)減小,，光子能量增加，因此來(lái)自新激光驅(qū)動(dòng)的等離子體EUV源的每個(gè)光子攜帶的能量是來(lái)自舊激光源的光子的14倍,。更高能量的光子需要新的光刻膠材料,，這是一個(gè)目前仍在研究中的具有挑戰(zhàn)性的化學(xué)問(wèn)題。新開(kāi)發(fā)的光刻膠似乎存在隨機(jī)缺陷,，稱(chēng)為“隨機(jī)打印故障”,。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為EUV光刻技術(shù)的首要問(wèn)題，比利時(shí)IMEC探索材料首席科學(xué)家John Petersen說(shuō) ,。
“我們需要了解正在發(fā)生的事情的真實(shí)化學(xué)性質(zhì),，”IMEC材料和分析小組主任Paul van der Heide說(shuō)。為此,，該公司與位于科羅拉多州博爾德的KMLabs合作,， 在比利時(shí)建立了一個(gè)高分辨率的EUV成像和超短脈沖實(shí)驗(yàn)室。 彼得森和其他人在 2月25日至28日在圣何塞舉行的SPIE高級(jí)光刻會(huì)議上描述了該設(shè)施,。
照片：KMLabsKMLabs用于極紫外顯微鏡的桌面高次諧波源
由KMLabs構(gòu)建的系統(tǒng)通過(guò)將來(lái)自紅外激光器的高功率脈沖聚焦到氣體中來(lái)產(chǎn)生EUV脈沖,，以產(chǎn)生激光的高次諧波。該過(guò)程產(chǎn)生的脈沖持續(xù)時(shí)間為皮秒（10 －12）至阿秒（10 －18）,，波長(zhǎng)可在6．5和47納米之間調(diào)節(jié),。可調(diào)波長(zhǎng)和可調(diào)脈沖長(zhǎng)度使得高次諧波源比用于曝光光致抗蝕劑的更亮等離子體源更好地進(jìn)行測(cè)量,。諧波產(chǎn)生還可以產(chǎn)生類(lèi)似激光的EUV光,，它可以提供非常高的分辨率，并且無(wú)需鏡頭即可成像 － 這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì),，因?yàn)楣虘B(tài)鏡頭無(wú)法聚焦EUV光,。該 結(jié)果是一個(gè)功能強(qiáng)大的測(cè)量工具 這也可以執(zhí)行其他測(cè)量，現(xiàn)在需要像同步加速器這樣的大量來(lái)源,。
高諧波輸出足夠亮,，可在微米級(jí)區(qū)域進(jìn)行高分辨率干涉成像，并具有低至8 nm的特性,。它還可以觀察材料中極快的分子動(dòng)力學(xué)和電離過(guò)程,，這對(duì)理解化學(xué)過(guò)程至關(guān)重要。許多材料供應(yīng)商正在測(cè)試抗蝕劑下面的薄層沉積以改善其性能,，但他們?nèi)狈μ綔y(cè)暴露層時(shí)發(fā)生的情況的方法,。“我們可以通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室來(lái)探討這一點(diǎn)，”彼得森說(shuō),。
該設(shè)施還可以探測(cè)麻煩的隨機(jī)抗蝕劑故障，提供可以幫助研究人員預(yù)防它們的數(shù)據(jù),。之后的下一步將是識(shí)別并試圖修復(fù)其他產(chǎn)生噪聲的麻煩效應(yīng),，這些效應(yīng)產(chǎn)生的噪聲高于由單個(gè)EUV光子的高能量引起的不可避免的光子散射噪聲。這種散粒底噪聲可能會(huì)導(dǎo)致縮小到小于3 nm節(jié)點(diǎn)的幾何尺寸,。
但是,，新的EUV系統(tǒng)有其自身的局限性?！拔覀兪菧y(cè)量源,，而不是制造光刻技術(shù)的來(lái)源，”KMLabs首席執(zhí)行官Kevin Fahey說(shuō),。對(duì)于芯片制造來(lái)說(shuō),，光束太弱了，但它可以聚焦到足夠明亮地照射微米級(jí)區(qū)域,，以便進(jìn)行亞波長(zhǎng)分辨率的高分辨率干涉成像以測(cè)試抗蝕劑,。
KMLabs聯(lián)合創(chuàng)始人亨利卡普滕說(shuō)：“使用高次諧波產(chǎn)生光刻并不是不可能的，但它需要重大的新發(fā)展,，可能需要幾十年的時(shí)間,。”