關(guān)于DUV***的一些討論

最近，因為美日荷的出口管制，有關(guān)***的很多討論又在中文媒體圈發(fā)酵。在這里，我們從semianalysis等媒體的報道，向大家展示一下備受關(guān)注的DUV***的一些真相。而這一切都要從一個叫做瑞利判據(jù)的公式（如下圖所示）說起。

據(jù)相關(guān)資料，我們的芯片制造是為了實現(xiàn)更小的特征尺寸（CD），如公式所示，因為K1是個常熟，所以研發(fā)人員除了提高數(shù)值孔徑（NA），那就只能減少***光源的波長（λ）。

如下圖所示為了降低λ的數(shù)值，***的光源在過去多年的發(fā)展從包括g-line和i-line在內(nèi)的高壓汞燈開始，歷經(jīng)KrF和ArF，并在最近幾年進入到了EUV時代。對于未來，有人甚至認(rèn)為***的光源有望從13.5nm波長的EUV進入到波長介乎0.01nm到10nm之間的X光。值得一提的是，為了進一步降低λ，產(chǎn)業(yè)界在***演進的過程中，還引入了浸潤式光刻系統(tǒng)，讓DUV在推進芯片微縮過程中發(fā)揮了更多的作用。由此也可以體現(xiàn)出工程師的力量。這也是本文討論的一個重點。

據(jù)semianalysis報道，從應(yīng)用上看，DUV 是一種非常廣泛的技術(shù)，當(dāng)中包括了氟化氪 (KrF)、氟化氬 (ArF) 和氟化氬浸沒 (ArFi) 光刻。其中，尼康于 1988 年發(fā)布了第一款使用 KrF 光刻技術(shù)的 DUV 工具，名為 NSR-1505EX。它最初的分辨率為 500 納米，但隨著時間的推移，它升級到250 納米，疊加 100 納米。來到ASML 方面，他們于 2022 年發(fā)布的 NXT 2100i 具有 1.5nm 的疊層，可以圖案化高級節(jié)點所需的最少功能。

在很多人看來，在7nm一下，就必須使用EUV。但semianalysis認(rèn)為，自對準(zhǔn)四邊形圖案化 (SAQP) 則通常被認(rèn)為是延長 DUV 光刻一代最經(jīng)濟的方式。雖然有更復(fù)雜的光刻方案，但我們將堅持目前經(jīng)濟上可行的方案。例如臺積電就使用 SAQP 和氬氟浸沒 (ArFi) 光刻實現(xiàn)了7nm，但這并不是經(jīng)濟上可實現(xiàn)的極限。

semianalysis接著說，臺積電 N5 上使用的 28nm 最小金屬間距可以在沒有 EUV 的情況下制造。使用 ArFi 光刻技術(shù)（NA=1.35，λ=193nm）的 SAQP 可以在 k1 為 0.391 時產(chǎn)生這種特征尺寸。特別是在ASML 和 Nikon 可以提供制造最小金屬間距為 28nm 的 ArFi 光刻工具，這就讓其更容易實現(xiàn)，雖然這不會像 EUV 那樣具有成本效益。而使用干式氟化氬 ArF 光刻（NA=0.93，λ=193nm）的 SAQP ，也可以產(chǎn)生 k1 為 0.385 的這種特征尺寸。

按照semianalysis所說，SAQP 使用最先進的 KrF 光刻技術(shù)（NA=0.93，λ=248nm），可以產(chǎn)生 k1 為 0.48 的這種特征尺寸。SAQP 使用中檔 KrF 光刻技術(shù)（NA=0.8，λ=248nm），可以創(chuàng)建 k1 為 0.413 的特征尺寸。使用 ASML、尼康或佳能的工具可以非常輕松地實現(xiàn)這些目標(biāo)，雖然實現(xiàn)其的經(jīng)濟效益不是最優(yōu)的。

semianalysis表示，在光刻中，重疊（overlay ）是指制造過程中不同層之間的對準(zhǔn)精度。它是一層與另一層對齊的位置精度。我們的每個示例都使用了自對準(zhǔn)四邊形圖案化 (SAQP)，這意味著需要對準(zhǔn) 4 層光刻。因此，覆蓋控制（overlay control）至關(guān)重要。

ASML 最先進的 EUV ***的疊加精度（overlay accuracy）為 1.1 納米。之前的版本 3400C 是他們在 2021 年出貨的主要 EUV 工具，其疊加精度為 1.5 納米。這比 ASML 最先進的 DUV 工具 2100i 還差。