在日前举办的 SPIE 高级光刻 + 图案化会议上,应用材料公司推出了一系列产品和解决方案,旨在满足“埃时代”芯片的图案化要求。随着芯片制造商过渡到 2 纳米及以下工艺节点,他们越来越多地受益于新材料工程和计量技术,这些技术有助于克服 EUV 和高数值孔径 EUV 图案化挑战,包括线边缘粗糙度、尖端到尖端间距限制、桥接缺陷和边缘放置错误。
Sculpta Momentum:不断增长的采用率和新应用
在去年的 SPIE 光刻会议上,应用材料公司推出了 Centura Sculpta 图案化系统,该系统允许芯片制造商通过拉长图案化特征来减少 EUV 双重图案化步骤,使特征尖端比单次 EUV 或高数值孔径 EUV 曝光更接近。应用材料公司目前正在与所有领先的逻辑芯片制造商合作开发越来越多的 Sculpta 应用。例如,除了减少尖端到尖端的间距外,芯片制造商还使用 Sculpta 来消除桥接缺陷,从而降低图案化成本并提高芯片产量。
应用材料公司半导体产品部总裁 Prabu Raja 博士表示:“领先的芯片制造商在生产中部署 Sculpta 系统并探索 EUV 双图案步骤缩减之外的其他应用时,看到了出色的成果。” “Sculpta 是图案工程师工具包中的一款全新工具,随着工程师发挥想象力以新方式解决具有挑战性的问题,它将用于更多应用。”
英特尔逻辑技术开发公司副总裁 Ryan Russell 表示:“Pattern shaping是一种创新解决方案,可帮助英特尔加快其工艺技术路线图。” “我们正在为我们的埃工艺节点部署 Sculpta 系统,初步结果显示吞吐量提高、晶圆良率提高、工艺复杂性和成本降低。图案成形促进了高级图案形成的新策略,并为突破平版印刷的界限铺平了道路。”
三星电子晶圆蚀刻技术团队负责人 Jong-Chul Park 表示:“Pattern shaping是一项突破性技术,可解决 EUV 时代的关键挑战。” “三星是早期开发合作伙伴,正在评估适用于我们 4 纳米工艺的 Sculpta 系统。我们期待取得积极成果,包括降低成本和复杂性以及提高良率。”
EUV 系统产生的光子较少,可以清晰地定义光刻胶中的线条和空间图案。结果,边缘粗糙的线条被蚀刻到晶圆中,可能会在芯片中造成开路和短路。随着芯片制造商采用更窄的线路和空间图案实施埃时代设计,这些影响产量的缺陷变得越来越普遍。
应用材料公司推出了 Sym3 Y Magnum 蚀刻系统,该系统将沉积和蚀刻技术结合在同一腔室中。独特的系统沿粗糙边缘沉积材料,使 EUV 线路图案在蚀刻到晶圆上之前更加平滑,从而提高产量并降低线路电阻,从而提高芯片性能和功耗。在代工逻辑中,Sym3 Y Magnum 已被领先芯片制造商用于关键蚀刻应用,目前正部署用于埃时代节点中的 EUV 图案化。在内存领域,Sym3 Y Magnum 是 DRAM 中最广泛采用的 EUV 图案化蚀刻技术。
应用材料公司还推出了Producer XP Pioneer CVD(化学气相沉积)图案薄膜。Pioneer 薄膜在光刻胶图案处理之前沉积在晶圆上,其独特设计可将所需图案以卓越的保真度转移到晶圆上。Pioneer 基于独特的高密度碳配方,该配方对最先进工艺节点中使用的蚀刻化学物质更具弹性,从而允许更薄的薄膜叠层具有卓越的侧壁特征均匀性。Pioneer 已被领先的内存制造商采用用于 DRAM 图案化。
Pioneer 与应用材料公司的 Sculpta 图案成形技术进行了共同优化,使图案工程师能够最大限度地延长图案伸长率,同时保持对原始 EUV 图案的严格控制。Pioneer 还与新的 Sym3 Y Magnum 蚀刻系统进行共同优化,为逻辑和内存处理中的关键蚀刻应用提供比传统碳膜更高的选择性和更好的控制。
应用材料公司业界领先的电子束计量系统被世界领先的逻辑和存储器公司用来开发和控制其最关键的 EUV 图案化应用。一个主要挑战是严格定义并将数十亿个功能放置在每一层上,以便它们与芯片下一层上的相反功能正确对齐。小的贴装错误会降低芯片性能和功耗,而大的错误会造成影响良率的缺陷。
应用材料公司收购了 Aselta Nanographics,这是一家基于设计的轮廓测量领域的技术领导者。轮廓使图案化工程师能够收集更多数量级的数据,了解他们的配方在图案化薄膜和晶圆上创建的形状。该数据被反馈到光刻和工艺流程中,以创建更精确的片上特征和布局。
集团副总裁 Keith Wells 表示:“Aselta 轮廓技术现已与应用材料公司的 VeritySEM CD-SEM 系统和 PROVision eBeam 计量系统集成,为芯片制造商提供独特的端到端功能,解决埃时代计量的全方位挑战。” 应用材料公司成像和过程控制博士。
自 2012 年以来,应用材料公司将图案化作为研发重点,投资提供新产品和解决方案,帮助客户克服最严峻的图案化挑战,特别是在新兴的 EUV 和高数值孔径 EUV 应用领域。该公司目前的图案化产品组合包括 CVD 和 ALD 沉积;四种类型的材料去除(蚀刻、选择性材料去除、图案成形和 CMP);热处理;和电子束计量。该公司已将其服务的可用市场从 2013 年的约 15 亿美元增加到 2023 年的超过 80 亿美元,并在同一时间范围内将其机会份额从约 10% 增加到 30% 以上。