2023年光刻技术新进展:0.2纳米EUV光刻胶的实现?

发表时间: 2023-06-15 10:45

编者按:美国初创企业Inpria发明金属氧化物抗蚀剂(MOR)技术的分辨率达到7纳米,接近2040年代0.2纳米芯片的精度要求。

前一篇我们详细介绍了价值5亿美金的2纳米EUV光刻胶--金属氧化物抗蚀剂(MOR)技术。MOR技术是由美国初创企业Inpria发明的,目前该企业属于日本公司JSR。今天我们讨论一下为何这项技术值5亿美金。

东京电子的测试指标:创纪录的分辨率!

上一篇我们提到,MOR光刻胶在美国劳伦斯伯克利国家实验室的MET-5 EUV曝光机下测试的曝光分辨率是8纳米。

而最近东京电子公布了MOR光刻胶测试,创造了创纪录的最小金属间距14纳米,也就是说,MOR光刻胶的线分辨率已经可以达到7纳米

东京电子TEL的MOR光刻胶分辨率测试

7纳米线分辨率已经接近0.2纳米芯片的要求!

下图显示了不同节点(Node)的芯片所对应的最小金属间距(Minimum metal Pitch),比如对2纳米芯片,它的最小金属间距是20纳米;记住我们所说的光刻胶分辨率是最小金属间距的一半,所以2纳米芯片对应的光刻胶分辨率要求是10纳米。

目前7纳米芯片使用的CAR光刻胶支持的最小金属间距大约是22纳米;所以我们简单的把能支持最小金属间距小于20纳米的光刻胶叫做“2纳米EUV光刻胶”,以方便大家理解光刻胶的技术代差。

我们之前讨论的0.2纳米EUV光刻机(0.75NA)支持的最小金属间距是10-12纳米,也就是分辨率是5-6纳米

所以目前东京电子能够达到7纳米分辨率,实际上已经接近0.2纳米芯片的水平!而0.2纳米芯片的部署大约在2040年代。

为什么7纳米分辨率是一个重要的里程碑?

过去几年,“随机缺陷”一直是EUV光刻的重大挑战。随机缺陷通常会导致下图显示的各种图形缺陷。而分辨率越高,随机缺陷带来的缺陷密度越高。这就是为什么在15纳米分辨率以下,EUV光刻胶的开发难度越来越大的原因之一。

我们从东京电子展示的结果来看,MOR光刻胶达到7纳米分辨率,已经非常完美的解决了“随机缺陷”这一重大的技术挑战。

为了让大家更直观的理解这一惊人的成就,我们把7纳米、2纳米、0.2纳米三代芯片所对应的分辨条纹做了一个对比图。

MOR光刻胶是一个颠覆性的技术

我们再用目前已经量产的10纳米、7纳米、5纳米和3纳米芯片和与未来的2纳米芯片来做一个对比:可以看到它们的金属间距是从48纳米、36纳米、28纳米、21纳米降低到18纳米。

更早期的14纳米芯片和28纳米芯片的最小金属间距是64和90纳米,对应的分辨率是32纳米和45纳米。由此对比,我们可以了解它和2纳米光刻胶分辨率(7纳米)的差距--它就是MOR光刻胶价值5亿美金的原因!

Inpria的MOR技术实际上是非常简单的,它是一个简单的有机配体包裹的金属氧化物纳米核。我们任何一个大学化学实验室都具有这样的合成能力。

MOR光刻胶结构示意图

然而为了导入2纳米EUV光刻工艺,Inpria需要配合半导体设备厂商、半导体晶圆厂进行长期的配方、工艺、设备优化研究,而这才是这项技术真正的壁垒。

接下来,我们再介绍另一种2纳米EUV光刻胶--干式抗蚀剂的测试!

MOR光刻胶反应釜