按照芯片制造工艺的等级划分，德州仪器TI深紫外光源（DUV）和极紫外光源（EUV）

按照芯片制造工艺的等级划分，50nm以下光刻机的研发基本实现了。而今天我们这个会议更重要的目的并不是要做出更高等级的光刻机，而是讨论如何在193nm 的DUV光刻机的条件下，将40nm+变成14nm的工艺技术，也就是所谓的超越摩尔定律的工艺制备技术。今天，我们将这个会议定义为Patterning Solutions，也就是利用曝光图形设计与曝光工艺技术来超越当前光刻机的分辨率极限，也是出于这方面的考虑。” 如何用DUV做出从50nm到14nm的突破光刻机：光源、镜头与控制系统目前，市面上比较成熟的光刻机根据光源不同，可分为紫外光源（UV）、深紫外光源（DUV）和极紫外光源（EUV）。最先进的光刻机就是采用ArF光源的DUV光刻机，我们知道最初的ArF光刻机采用的是干式光刻法，光源波长为193nm，匹配130-65nm级芯片工艺节点。随着摩尔定律的发展，又发展至浸没式ArF光刻，这里的浸没式指的是镜头和硅片之间的空间浸没在液体中，目前主流使用的是纯净水作浸没液，其折射率为1.44，因此等效波长便从193nm降到了134nm（193nm/1.14=134nm），分辨率也因此提高了，工艺节点向45-22nm迈进。同样是在摩尔定律的推动下，我们的芯片制程需求开始往14nm、10nm、7nm，甚至5nm发展，ArF光刻机已不能满足其要求，EUV光刻机，也就是我们常说的第五代光刻机应运而生。如果我们将光刻机粗略分为光源、镜头和精密控制系统，而今天我们又是通过光源来区分光刻机种类的，那么这里不妨从光源开始谈起。我们知道光源是光刻机非常重要的组成部分，德州仪器TI能够提供准分子激光光源的只有两家公司，分别为美国Cymer公司和日本Gigaphoton公司，前者已经被ASML全资收购。为何光刻机光源门槛会这么高？来自日本Gigaphoton公司副总经理Toshihiro Oga表示，“首先，光刻机成像质量对光源的性能要求非常高，比如高对比度和纯度，并且高频、高功率的光源（目前Arf浸没式光刻机常用的是6kHz，120W光源）不是通用的，专业性非常强；其次是光源厂需要的投资非常大，市场却很窄，一般一年光刻机需要的光源也就在200个单元左右（80个用来做Arf浸没式光刻机，20个用来做Arf干式光刻机，其他的用来做Krf光刻机），而且在面对客户时既要为合作的Foundry厂考虑成本问题，又要保证良好的可靠性，确实是一个难题。其实在20年前，德国和美国有很多这样的激光光源公司，而今天在竞争之下只剩下了两家。而目前Gigaphoton除了在给ASML、佳能、尼康这三家光刻机公司提供光源外，也为上海微电子在供货。”我们再来聊一下镜头和精密控制系统。关于镜头，要想把镜片材质做到均匀，需几十年甚至上百年技术积淀。可以这么说，同样一个镜片，不同工人去磨，光洁度可能相差十倍。ASML的镜片有蔡司技术打底，中国的镜片产业发展亟需沉淀。德州仪器TI精密控制系统，随着半导体工艺的不断革新，误差控制已成为最关键和最具挑战性的部分。来自HLMC华力微电子的Dongyu Xu表示，“高阶修正是一种作为抑制产品套刻精度的常见解决方案。而高阶修正往往需要在曝光区域使用更多的测量和更多的目标。此外，测量位置也会影响生成的套刻精度。