νέα

συγγραφέας leslie wu, πρώην εμπειρογνώμονας τεχνικών κατασκευών tsmc

συντάκτης su yang

έγγραφο του υπουργείου βιομηχανίας και πληροφορικής έφερε για άλλη μια φορά στη δημοσιότητα την έρευνα και την ανάπτυξη εγχώριων μηχανημάτων λιθογραφίας.

στις 9 σεπτεμβρίου, ο λογαριασμός "industry and information wechat news" υπό το υπουργείο βιομηχανίας και πληροφορικής αποκάλυψε το έγγραφο ειδοποίησης που εκδόθηκε από το υπουργείο βιομηχανίας και πληροφορικής στις 2 σεπτεμβρίου σχετικά με την έκδοση του "κατάλογος καθοδήγησης για την προώθηση και την εφαρμογή του πρώτου (σετ) βασικού τεχνικού εξοπλισμού (έκδοση 2024)» (όπως φαίνεται παρακάτω) ).

το πρώτο στοιχείο "ηλεκτρονικού ειδικού εξοπλισμού" στο έγγραφο κοινοποίησης είναι "εξοπλισμός παραγωγής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων", ο οποίος αναφέρει σαφώς τους τεχνικούς δείκτες των μηχανών λιθογραφίας με φθοριούχο κρυπτό (krf) και των μηχανών λιθογραφίας φθοριούχου αργού (arf), ιδίωςμηχανή λιθογραφίας αργού φθοριούχου, το έγγραφο δείχνει ότι το μήκος κύματος της είναι 193 nm, η ανάλυση ≤ 65 nm και η επικάλυψη ≤ 8 nm, αυτό γίνεται επίσης κατανοητό από τον έξω κόσμο ως μια σημαντική ανακάλυψη για τις εγχώριες μηχανές λιθογραφίας duv, και υπάρχουν ακόμη φήμες ότι οι εγχώριες μηχανές λιθογραφίας duv έχουν σπάσει τη διαδικασία των 8 nm.

τι αντιπροσωπεύουν, λοιπόν, οι τεχνικοί δείκτες των εγχώριων μηχανημάτων λιθογραφίας που αναφέρονται στην παρούσα ανακοίνωση από το υπουργείο βιομηχανίας και πληροφορικής;

01 ξανακατανοήστε τη μηχανή λιθογραφίας

για ειδικούς λόγους όπως ο έλεγχος των εξαγωγών, τα μηχανήματα λιθογραφίας έχουν αναφερθεί συχνά τα τελευταία δύο χρόνια και το επιστημονικό και τεχνολογικό πλήθος έχει κάποια κατανόηση των μηχανών λιθογραφίας.

με μια φράση, το μηχάνημα φωτολιθογραφίας χρησιμοποιεί μια ειδική διαδικασία για να συρρικνώσει το σχέδιο, να το προβάλει στη γκοφρέτα πυριτίου και να χαράξει το κύκλωμα του τρανζίστορ, επιτυγχάνοντας έτσι την κατασκευή τσιπ.

οι μηχανές λιθογραφίας μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους: uv, duv και euv ανάλογα με τις διαφορετικές πηγές φωτός.

κάθε τύπος φωτεινής πηγής διακρίνεται επίσης ανάλογα με τον τρόπο που παράγει φως. ανατρέξτε στον παρακάτω πίνακα για το μήκος κύματος των διαφόρων πηγών φωτός:

οι δύο συσκευές που αναφέρονται στην προκήρυξη του υπουργείου βιομηχανίας και πληροφορικής αντιστοιχούν σε δύο τύπους μηχανών λιθογραφίας duv, krf και arf dry, που χρησιμοποιούν βαθύ υπεριώδες φως, ωστόσο, τα επίσημα έγγραφα επισημαίνονται με τους κινεζικούς χαρακτήρες φθόριο κρυπτόν και αργόν.

οι διαφορετικές πηγές φωτός των μηχανών λιθογραφίας θα έχουν διαφορετικά μήκη κύματος. όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση που μπορεί να επιτευχθεί.για παράδειγμα, η μηχανή λιθογραφίας φθοριούχου κρυπτού χρησιμοποιεί πηγή φωτός 248 nm για να υποστηρίξει την παραγωγή τσιπ ανάλυσης 0,11 μm-0,8 μm, ενώ η χρήση ξηρής λιθογραφίας φθοριούχου αργού 193 nm μπορεί να επιτύχει υψηλότερη ανάλυση 65 nm-0,11 μm.

ένα άλλο κλειδί είναι το αριθμητικό διάφραγμα (na) του συστήματος αντικειμενικού φακού ο λόγος για τον οποίο αυτοί οι δύο δείκτες είναι κρίσιμοι προέρχεται από τον πολύ γνωστό τύπο - το κριτήριο rayleigh, δηλαδή cd =k1*λ/na.

το cd είναι το πλάτος γραμμής, το οποίο είναι το ελάχιστο μέγεθος χαρακτηριστικών που μπορεί να επιτευχθεί. το λ είναι το μήκος κύματος της πηγής φωτός που χρησιμοποιείται από τη μηχανή λιθογραφίας, το οποίο είναι το αριθμητικό άνοιγμα του αντικειμενικού φακού της μηχανής λιθογραφίας. του φακού που συλλέγει φως είναι ένας συντελεστής που εξαρτάται από πολλούς παράγοντες που σχετίζονται με τη διαδικασία κατασκευής.

σύμφωνα με τον τύπο, εάν η κατασκευή τσιπ θέλει να επιτύχει μικρότερο πλάτος γραμμής, δηλαδή όσο μικρότερη είναι η τιμή του cd, γίνεται κυρίως μέσωχρησιμοποιήστε μια πηγή φωτός μικρότερου μήκους κύματος、αντικειμενικοί φακοί με μεγαλύτερο αριθμητικό διάφραγμα (na)και βρείτε τρόπους για νακάτω κ1。

για παράδειγμα, το τρέχον μηχάνημα λιθογραφίας ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας euv έχει μήκος κύματος πηγής φωτός μόνο 13,5 nm. ταυτόχρονα, η asml λανσάρει συνεχώς μηχανές λιθογραφίας euv με υψηλότερα αριθμητικά ανοίγματα για την κατασκευή τσιπ διαδικασίας 7 nm ή υψηλότερη. προσοχή όμως,το τσιπ 3 nm έχει περίπου εκατοντάδες στρώματα από κάτω προς τα πάνω και οι απαιτήσεις ανάλυσης είναι επίσης από υψηλή έως χαμηλή.

02 περπάτημα σε δύο πόδια: υψηλό αριθμητικό διάφραγμα, λιθογραφία εμβάπτισης

σύμφωνα με όσα γνωρίζουμε από τη βιομηχανία, το μηχάνημα φωτολιθογραφίας που αναφέρεται στην ανακοίνωση του υπουργείου βιομηχανίας και πληροφορικής μπορεί να επιτύχει τιμή κ1 0,25. σύμφωνα με το κριτήριο rayleigh, 65=0,25 ×193/na, μπορεί να συναχθεί ότι το αριθμητικό άνοιγμα της οικιακής μηχανής λιθογραφίας είναι 0,75.

το αριθμητικό διάφραγμα είναι σχετικά χαμηλό, κάτι που είναι αποδεκτό για την πρώτη γενιά προϊόντων.

ωστόσο, ακόμη και σεεπαναλάβετε το αριθμητικό διάφραγμα στο υπάρχον μηχάνημα λιθογραφίας με πηγή φωτός arf, από το 0,75 μέχρι το επίπεδο των 0,93, η ανάλυση βελτιώνεται μόνο από τα τρέχοντα 65 nm στα μελλοντικά 52 nm, που είναι πολύ μικρότερη από τη λεγόμενη "μηχανή λιθογραφίας 28 nm".

επομένως, επαναλάβετε τη διαδρομή του αριθμητικού διαφράγματοςυπάρχουν πλεονεκτήματα, αλλά δεν αρκεί πρέπει επίσης να δοκιμάσουμε περισσότερες ανακαλύψεις στις μηχανές εμβάπτισης λιθογραφίας για να πετύχουμε το περπάτημα με δύο πόδια.

η ουσία της πηγής φωτός εμβάπτισης arf δεν έχει αλλάξει, είναι ακόμα 193 nm (η ισχύς της φωτεινής πηγής είναι ο πυρήνας της μηχανής μαζικής παραγωγής), αλλά προστίθεται υπερκαθαρό νερό μεταξύ του αντικειμενικού φακού της μηχανής φωτολιθογραφίας και της γκοφρέτας και ο δείκτης διάθλασης αυξάνεται σε 1,44, η οποία είναι μια συγκεκαλυμμένη μορφή.

γιατί συμβαίνει αυτό;

όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το κριτήριο rayleighδηλαδή cd =k1*λ/na.λόγω της προσθήκης διάθλασης νερού, μπορούμε να κάνουμε μια τροποποίηση σε αυτό,cd =k1*λ/nsinθ, όπου n είναι ο δείκτης διάθλασης του νερού, sinθ είναι το ημίτονο της γωνίας μεταξύ του φακού της μηχανής λιθογραφίας και της επιφάνειας απεικόνισης και το nsinθ είναι ίσο με το αριθμητικό άνοιγμα na.

το asml 2100i που αναφέρεται στον πίνακα 2 είναι μια μηχανή λιθογραφίας εμβάπτισης, επομένως το n είναι 1,44, η τιμή sinθ του αντικειμενικού φακού είναι 0,93 και η τιμή k1 αυτού του εξοπλισμού είναι 0,28.

σύμφωνα με τον παραμορφωμένο τύπο, το cd της μηχανής λιθογραφίας 2100i = (0,28×193)/(1,44×0,93) = 54,04/1,3392≈40nm αυτή είναι η ανάλυση της «μηχανής λιθογραφίας 28nm» που συνήθως αποκαλούν όλοι.

οι οικιακές μηχανές λιθογραφίας αναβαθμίζονται απευθείας σε μηχανές εμβάπτισης πώς λειτουργεί χωρίς να βελτιώνεται το αριθμητικό διάφραγμα;

συνεχίζοντας την εφαρμογή του τύπου, το cd=(0,25×193)/(1,44×0,75)=48,25/1,08=44nm, το οποίο εξακολουθεί να μην μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις ανάλυσης της «μηχανής λιθογραφίας 28nm».

επιστρέφοντας λοιπόν σε αυτό που είπαμε προηγουμένως, εμείςόχι μόνο πρέπει να επενδύσουμε στην έρευνα και την ανάπτυξη μηχανών λιθογραφίας εμβάπτισης, πρέπει επίσης να κάνουμε καινοτομίες στους φακούς για να αυξήσουμε την τιμή sinθ του αντικειμενικού φακού και να αυξήσουμε το αριθμητικό διάφραγμα.

τα καλά νέα είναι ότιυπάρχουν ήδη εταιρείες που εργάζονται σε συστήματα αντικειμενικών φακών εμβάπτισης με αριθμητικό διάφραγμα 0,85.. εάν η έρευνα είναι επιτυχής, η ανάλυση της μηχανής μας λιθογραφίας αναμένεται να φτάσει τα 39,41 nm, ξεπερνώντας πραγματικά την ανάλυση των 40 nm που απαιτείται από τη "διαδικασία των 28 nm".

σε αυτό το έγγραφο του υπουργείου βιομηχανίας και τεχνολογίας πληροφορικής, το αριθμητικό διάφραγμα που σχετίζεται με τον αντικειμενικό φακό δεν αποκαλύφθηκε, κάτι που αξίζει προσοχής.

πρέπει να γνωρίζετε ότι η πρώτη γενιά μηχανών λιθογραφίας εμβάπτισης πρέπει να εξελιχθεί από τον ξηρό τύπο εάν το αριθμητικό άνοιγμα του αντικειμενικού φακού της μηχανής ξηρής λιθογραφίας δεν φθάσει στο επίπεδο πρώτης κατηγορίας, το μηχάνημα λιθογραφίας εμβάπτισης δεν θα μπορεί επίσης να το κάνει. οτιδήποτε.

όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η αρχή της μηχανής εμβάπτισης λιθογραφίας είναι η τοποθέτηση υπερκαθαρού νερού μεταξύ του πυθμένα του φακού και της γκοφρέτας.

το πρώτο είναι να εξαλειφθούν πλήρως οι φυσαλίδες αέρα στο υπερκαθαρό νερό. δεύτερον, είναι απαραίτητο να εξαλειφθεί το πρόβλημα της ανομοιόμορφης επιφάνειας υγρού που προκαλείται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της περιοχής εκπομπής φωτός και της περιοχής θωράκισης. είναι ένα δύσκολο μηχανολογικό πρόβλημα η γρήγορη ροή του υπερκαθαρού νερού χωρίς τη δημιουργία στροβίλων.

μόνο για το σύστημα εμβάπτισης, ο lin benjian και η ομάδα του χρειάστηκαν 2 χρόνια και 7-8 αναθεωρήσεις για να επιτύχουν μια σημαντική ανακάλυψη στην εργοστασιακή περιοχή του tsmc nanke που είναι αφιερωμένη στην asml.

στο στάδιο beta μετά την ολοκλήρωση της μηχανής alpha, πρέπει να οργανωθεί ένα τεράστιο ανθρώπινο δυναμικό για να σπαταλήσει αμέτρητες γκοφρέτες στο εργοστάσιο γκοφρετών για να μειώσει τα αρχικά χιλιάδες ελαττώματα σε εκατοντάδες, δεκάδες και τελικά στο μηδέν.

03 δεν υπάρχει λύση σε πολλαπλές εκθέσεις

εάν η ανάλυση είναι μόνο 65 nm, υπάρχουν άλλοι τρόποι για περαιτέρω βελτίωση; έχω.

το κριτήριο ruili αναφέρθηκε νωρίτερα,cd =k1*λ/na εκτός από τους δύο δείκτες μήκους κύματος και αριθμητικού διαφράγματος na, η ανάλυση μπορεί επίσης να βελτιωθεί με τη συνεχή συρρίκνωση του k1.

η μείωση του k1 είναι η κορυφαία προτεραιότητα των μηχανικών διεργασιών λιθογραφίας στις βιομηχανίες γκοφρέτας οι μηχανικοί έχουν δημιουργήσει πολλές εκπληκτικές τεχνολογίες για τη μείωση του k1, όπως μάσκες μετατόπισης φάσης, διόρθωση εφέ οπτικής εγγύτητας, υπερβολική χάραξη και λιθογραφία αναστροφής, κ.λπ.

σύμφωνα με την εισαγωγή του lin benjian στη διάλεξη "optical microcosm ic one million times", για να μειώσουμε το k1, πρέπει πρώτα να "αντι κραδασμοί", όπως και το αντικραδασμικό κατά τη λήψη φωτογραφιών σε κινητό τηλέφωνο, να προσπαθήσουμε να μειώσουμε τη σχετική δόνηση μεταξύ τη γκοφρέτα και τη μάσκα κατά τη διάρκεια της έκθεσης, ώστε να γίνει πιο ακριβές το μοτίβο έκθεσης, αποκαθιστώντας την ανάλυση που χάθηκε λόγω κραδασμών. το επόμενο βήμα είναι να μειωθεί η «άχρηστη ανάκλαση» στην επιφάνεια του υγρού κατά την έκθεση.

βελτιώνοντας τα δύο παραπάνω στοιχεία, το κ1 μπορεί βασικά να μειωθεί στο επίπεδο του 0,65.

για να μειώσετε το k1 και να βελτιώσετε την ανάλυση, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μεθόδους απεικόνισης διπλής δέσμης, συμπεριλαμβανομένων μάσκες έκθεσης εκτός άξονα και μετατόπισης φάσης.

η έκθεση εκτός άξονα είναι η προσαρμογή της γωνίας πρόσπτωσης της πηγής φωτός έτσι ώστε το φως να εισέρχεται λοξά στη μάσκα. ρυθμίζοντας τη γωνία, τα δύο φώτα παρεμβαίνουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια εικόνα, αυξάνοντας την ανάλυση και αυξάνοντας το βάθος πεδίου. η μάσκα μετατόπισης φάσης χρησιμοποιεί κάποια κόλπα στη μάσκα για να δημιουργήσει μια διαφορά φάσης 180 μοιρών στο φως που διέρχεται από παρακείμενες περιοχές μετάδοσης φωτός.

και οι δύο μέθοδοι μπορούν να μειώσουν το k1 στο μισό και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό.

η μείωση του k1 στο 0,28 είναι σχεδόν το όριο αυτού που μπορούν να επιτύχουν όλες οι παραπάνω τεχνολογίες. εάν θέλετε να τη μειώσετε περαιτέρω, πρέπει να χρησιμοποιήσετε περισσότερες από δύο μάσκες κατά την έκθεση, που είναι η γνωστή πολλαπλή έκθεση (όπως φαίνεται παρακάτω).

με τους πιο δημοφιλείς όρους, χωρίζει τα πυκνά μοτίβα σε δύο ή περισσότερες μάσκες με πιο χαλαρά μοτίβα, τα οποία εκτίθενται στη γκοφρέτα με τη σειρά τους για να επιτευχθεί βελτίωση της ανάλυσης.

ωστόσο, επειδή ο αριθμός των εκθέσεων διπλασιάζεται, η απόδοση της απόδοσης του πλακιδίου μειώνεται στο μισό ενώ η wph (διακίνηση γκοφρέτας ανά ώρα) παραμένει αμετάβλητη και μία ακόμη έκθεση θα οδηγήσει επίσης σε μείωση της απόδοσης.

μέσω της διπλής έκθεσης, το k1 μπορεί να μειωθεί από 0,28 σε 0,14 ή ακόμα και 0,07 με τετραπλή έκθεση.

ας πάρουμε ως παράδειγμα τη μηχανή λιθογραφίας 2100i αφού στοιβάζονται όλα τα buffs, το θεωρητικό cd=(0,07×193)/(1,44×0,93)=13,51/1,3392≈10nm αναφέρεται στην ανάλυση αντίστοιχο είναι μια διαδικασία 2nm με τα λόγια των ανθρώπων, «η μηχανή φωτολιθογραφίας 28nm κάνει 2nm».

δεδομένου ότι η πολλαπλή έκθεση είναι τόσο εύκολη στη χρήση, μπορεί η ανάλυση της εγχώριας μηχανής λιθογραφίας arf 65nm να βελτιωθεί μέσω πολλαπλής έκθεσης; οχι ακόμη.

η πολλαπλή έκθεση είναι ένα τεχνικό μέσο που πρέπει να πληροί πολλές μηχανικές συνθήκες, όπως η ακρίβεια επικάλυψης μια απλή κατανόηση είναι το σφάλμα που προκαλείται από την έκθεση μεταξύ διαφορετικών στρωμάτων του τσιπ.

προς το παρόν, το παράθυρο ελέγχου για την ακρίβεια επικάλυψης μιας έκθεσης είναι περίπου 20%-25% της ανάλυσης, επομένως τα προϊόντα με ανάλυση 65 nm απαιτούν ακρίβεια επικάλυψης τουλάχιστον 13 nm η ακρίβεια επικάλυψης του οικιακού εξοπλισμού είναι 8 nm, που πληροί αυτό το πρότυπο .

ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα 8 nm είναι το εργοστασιακό πρότυπο και είναι το αποτέλεσμα των τυπικών φύλλων φωτός αυτό το ίδιο. με άλλα λόγια, ο τυπικός δείκτης 8nm οικιακού εξοπλισμού πέφτει στα 11-12nm περίπου στα πραγματικά προϊόντα.

για διπλή έκθεση, η ακρίβεια επικάλυψης πρέπει να μειωθεί στο μισό, από 13 nm σε 6,5 nm, με βάση ανάλυση 20%-25%.

επομένως, για να βελτιωθεί η ανάλυση μέσω πολλαπλών εκθέσεων σε αυτόν τον οικιακό εξοπλισμό, η ακρίβεια επικάλυψης πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω σε μελλοντικές επαναλήψεις.