新的解決方案？

　　解決隨機問題的一種方法是使用更高曝光能量的EUV光刻膠。理想情況下，芯片制造商需要20mJ /cm2的曝光能量。對于250瓦的光源，這個劑量將達到125 wph的吞吐量。

　　20mJ/cm2的光刻膠還沒有準備好用于7nm工藝節點。5nm工藝節點更是懸而未決。因此，行業做出了一些妥協。芯片制造商使用曝光能量為30-40mJ/cm2的CAR型抗蝕劑。這些曝光能量提供了良好的分辨率，但速度較慢，并影響EUV的生產率。芯片制造商似乎在30-40mJ/cm2劑量的光刻膠中獲得了良好的產量。

　　根據ASML的統計，使用30mJ/cm2的能量時，250瓦光源的EUV掃描器的吞吐量約為104-105 wph，沒有掩膜版保護薄膜。這低于理想的125 wph目標。

　　那么未來的解決方案是什么呢？英特爾前高級研究員Yan Borodovsky表示：“一種方法是將光源提高到500瓦或1000瓦。這樣就可以使用更高的能量并確保產量。但是500瓦（或以上）的光源仍在研發中?！?/p>

　　另一種方法是改善EUV光刻膠。Lam Research技術總監Richard Wise表示：“現在，功率的縮減已經接近預期，人們開始投入更多材料。一旦你研究了缺陷或隨機缺陷的機制，就會發現它實際上是由光子散射噪聲和光刻膠污跡引起的。我可以展示一個圖案，但缺陷是災難性的，無法忍受。”

　　在EUV中，有兩種主要的光刻膠類型——CAR化學放大型和金屬氧化物。Wise表示：“CAR有著悠久的歷史。這種機制很好理解。金屬氧化物是更新的。這兩個系統都在取得進展。我認為他們正在以同樣的速度取得進展?！?/p>

　　CAR有幾種變體。一位候選是一個金屬敏化CAR。金屬具有較高的光吸收?？的螤柎髮W材料工程教授Christopher Ober表示：“通過加入合適的金屬，你可以在CAR性能方面取得顯著的進步?！?/p>

　　其次，JSR、TEL和其他公司正在開發另一種稱為光敏CAR（PSCAR）的變體。為此，這種機制會釋放一種酸。然后，它會觸發光敏劑。Ober表示：“你可以進行整片曝光，這會導致更高性能的成像?！?/p>

　　與此同時，初創公司Irresistible Materials正在開發一種多元觸發型化學放大光刻膠。除CAR之外，Inpria正在開發基于納米氧化錫的金屬氧化物EUV光刻膠。Lam公司的Wise表示：“金屬氧化物的理論是合理的。你會捕獲更多的光子，并且有更高的散射噪聲密度?！?/p>

　　盡管如此，關于光刻膠還是有一些挑戰和折衷。在SPIE的一篇論文中，TEL和Imec比較了CAR和金屬氧化物抗蝕劑在低于36nm的間距下的低曝光劑量。在SPIE的一次演講中，TEL公司的工藝工程師Sophie Thibaut表示：“在這兩種情況下，你都會有光刻，線寬和粗糙度。CAR在中高頻區域具有更好的LER和LWR性能。 但含金屬的抗蝕劑對于低頻區域更好?！?/p>

　　圖5：CAR抗蝕劑vs金屬氧化物抗蝕劑

　　十億個觸點

　　除了光刻膠，行業還面臨著另一個挑戰。如何確保一顆集成了10億個或更多通孔觸點的芯片獲得良好的產量？

　　計量學是第一步，這是測量芯片的科學。在晶圓廠中，芯片制造商最初使用CD-SEM。但CD-SEM僅限于每次測量10，000個特征圖形，這意味著它可能無法檢測到所有因隨機效應引起的缺陷。

　　Applied Materials公司的計量和過程控制主管Ofer Adan表示：“在處理EUV隨機效應時，我們需要測量你所看到的許多屬性。你想看到阻斷層、分割層和正確的CD。你想看到它們被放置在正確的位置。你希望看到它們沒有觸及觸點和通孔。你還希望看到它們沒有間距變化。你有EUV隨機性。他們與其余的流程步驟互相影響。所以我們需要覆蓋EUV和非EUV之間的接口。這包括套刻精度以及EUV層和非EUV層之間的混合圖形匹配，所以這是一個巨大的挑戰。”

　　這里還有其他挑戰。GlobalFoundries的高級技術人員Benjamin Bunday表示：“如果你用光刻機曝光的產品平均視場尺寸除以我們期望在這些節點上的接觸孔的間距，那么你的每個全視場就可以處理大約1萬億個特征圖形。我們需要以百萬分之一級別的敏感度來進行抽樣。我們如何在大海理撈到那根針？因此，從某種意義上講，我們正在開始關注一個理論，我們可能想要衡量10億個特征圖形，以便對這些圖形有很好的抽樣和確定性?，F在，當然，我相信我們會找到一種方法來減少一些條件，削減幾個數量級。我們必須要做到切實可行。但這就是數字所說明的問題?！?/p>

　　為了幫助解決這一問題，Applied Materials和ASML正在為其電子束檢測工具增加計量功能。他們將把CD-SEM和套刻精度測量能力混合在一起。

　　實際上，一個工具可以在短時間內拍攝大視野。那么，根據設備制造商的說法，你可以使用成像技術來啟用CD-SEM，在幾小時內提供數百萬次測量。ASML公司的Lercel表示：“只有測量結果告訴你哪里出了問題，你才能開始解決這些問題。如果你可以測量每一個通孔觸點，你就會得到這些數據，來發現高斯分布的拖尾部分?！?/p>

　　CD-SEM和相關工具可能會遇到信號與噪聲問題，從而導致所謂CD偏差的問題。為了解決這個問題，Fractilia有一個能夠測量LER和通孔失效的軟件工具。該工具可以把CD-SEM的誤差和光刻特征圖形區分開。

　　對于EUV計量，光學CD（OCD）是另一種可能性。 然后，芯片制造商還必須使用晶圓檢測工具（如明視野）來定位缺陷。KLA-Tencor公司全球客戶參與高級總監Neeraj Khanna表示：“對于EUV來說，缺陷更加隨機，這是一個巨大的挑戰?！?/p>

　　一旦芯片制造商深入了解了計量/檢驗數據，他們就可以調整晶圓廠工具上的可調工藝參數來處理EUV隨機性。然而，這并不那么簡單。Khanna表示：“所有這一切都需要更多的過程控制，其中很多都要回到基本的產量控制上。如果你只在一個過程中控制它，比如光刻，那將是非常困難的。今天，我們有光刻、蝕刻、CMP和一個非常閉環的反饋通道?！?/p>

　　與任何工藝一樣，芯片制造商必須使工具在晶圓廠中協同工作。但由于EUV隨機效應，芯片制造商可能會遇到新的復雜數據的爆炸式增長。ASML有一個解決方案。ASML的Lercel表示：“這是我們添加的整體光刻技術的關鍵部分。這可以確保我們擁有計量方法，確保我們與蝕刻公司有良好的合作關系，并確保我們是否能夠獲得足夠的計量數據來執行正確的工藝閉環控制。這就是我們認為需要共同努力才能取得成功的原因。如果你可以一起優化所有這些部件，你就能最終達到你所需要的邊緣放置誤差容限EPE。”

　　晶圓廠有很多不同的工具，但可能還不夠。因此，芯片制造商要求他們的計量和其他工具供應商一起工作，并幫助整理數據。據一家芯片制造商稱：“目前還不清楚將如何工作，因為沒有開放的框架可以做到這一點。”

　　不過，行業必須合作。否則，隨著更多的隨機效應需要處理，EUV的引入可能會變得更困難。