替代EUV光刻机光源,日本方案详解

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替代EUV光刻机光源,日本方案详解

 

文章摘要


【关 键 词】 EUV光刻极紫外ERL技术光束线设计High-NA光刻

摩尔定律指出,芯片上的晶体管数量大约每两年翻一番,而光刻分辨率的提升是实现这一目标的关键。随着光源波长的缩短,EUV(极紫外)光刻技术应运而生,其波长为13.5纳米,适合用于Mo/Si多层反射镜。

本文提出了一种基于ERL的EUV-FEL光源设计,用于未来光刻技术。该设计包括一个电子枪、超导线性加速器、螺旋波管系统等,能够产生超过10千瓦的高功率EUV光,满足3nm和2nm节点的需求。与传统的LPP光源相比,EUV-FEL光源具有多个优势,如无锡污染、可升级至BEUV(更短波长的EUV)光源、偏振控制等。

ERL技术通过能量回收方案,实现了更高的束团重复频率和平均电流,从而提供更高的FEL功率。与传统直线加速器相比,ERL能够大幅减少抛弃的束团功率和活化电子,降低电力消耗和成本。

光束线设计是将EUV光从EUV-FEL光源传输到光刻机的关键环节。本文提出了一种光束线概念设计,通过弯曲掠射镜和多弯曲镜实现EUV光的垂直扩展、水平扩展和分离,确保EUV光能够安全、高效地传输到每个光刻机系统。

此外,本文还探讨了从EUV-FEL光源升级到BEUV-FEL光源的方案,包括单回路布局和双环布局,以及相应的光谱特性。BEUV-FEL光源能够产生更短波长的EUV光,实现更精细的光刻图案。

High-NA光刻中,FEL光的偏振特性对于优化成像品质至关重要。本文分析了s偏振和p偏振光在High-NA光刻中的性能差异,并强调了对FEL光源偏振控制的重要性。

总之,基于ERL的EUV-FEL光源为未来光刻技术提供了一种高功率、高效率、可升级的解决方案。通过全面仿真和光束线设计,验证了其在High-NA光刻中的应用潜力,有望推动芯片制造技术的发展。

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【原文作者】 半导体行业观察
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