Разработчики вновь заговорили о необходимости перехода на 450-мм пластины

1

“Ночь темна и полна ужасов”. Примерно в таком ключе началась и проходила с 24 по 28 февраля конференция SPIE Advanced Lithography 2019. Многочисленные специалисты в полупроводниковой литографии собрались обсудить перспективы и проблемы дальнейшего масштабирования технологических норм. Казалось бы, чего бояться? Переход на сканеры диапазона EUV только-только начался и впереди нелёгкая, но вполне определённая дорога. Так, компания Samsung уже выпускает 7-нм чипы с использованием сканеров EUV и вскоре к ней присоединится TSMC. Первое коммерческое поколение сканеров 3400C компании ASML обеспечивают производительность на уровне не менее 170 пластин в час с эффективностью свыше 90 % по времени непрерывной работы.

Однако проблема есть и она серьёзная. Самым большим вызовом стала разработка более чувствительного фоторезиста. Ожидается, что уже разработанный фоторезист CARs (chemically amplified resists или химически усиленный) может создать проблемы уже на этапе выпуска 5-нм чипов. Для производства с нормами менее 3 нм нужен совершенно новый состав чувствительного реагента. Более того, CARs создан и совершенствуется с 80-х годов прошлого века. В компании ASML, например, считают, что для фоторезиста будущего нужен совершенно другой подход подобно разработке молекулярного резиста.

Вообще в ASML за то, чтобы рынок производства фотрезиста претерпел существенные изменения. Сегодня он оценивается в сумму менее $1 млрд в год и считается малоконкурентным. По мнению ASML, было бы правильно привлечь массу сторонних лабораторий и дать им возможность изобрести новый фотрезист с последующей продажей лицензии крупным производителям. В FujiFilm такой подход не одобряют. Это, мол, убьёт рынок.

Тем не менее, для разработки фоторезиста для следующих поколений сканеров EUV необходим настоящий научный подход. Для этого бельгийский центр Imec и специалист по лазерам компания KMLabs создают совместную лабораторию AttoLab. В AttoLab будут проводиться эксперименты с тщательными замерами интенсивности и объёмов поглощения фоторезистом ионизированного излучения в промежутки времени, равные пико- и аттосекундам. Также предполагается изучать квантовые явления в фоторезисте. Иными словами, нужна чистая наука.

Недостаточное качество фотрезиста на этапе развития EUV-литографии ведёт к увеличению частоты появления случайных (стохастических) ошибок. Это явление начало резко поднимать голову на этапе опытного 5-нм производства. Смягчить его можно с помощью повышения источника излучения (в перспективе до 500 Вт) и перехода на оптику с высоким значением числовой апертуры (High NA).

Тем не менее, 3 нм могут стать барьером, который будет не просто обойти. Альтернативой могут быть трёхмерные полупроводниковые структуры, которые хорошо показывают себя на примере памяти 3D NAND, а также переход на пластины диаметром 450 мм вместо сегодняшних 300-мм. В то же время специалисты отмечают, что без тотальной подготовки инфраструктуры под новый типоразмер кремниевых пластин говорить об этапе выпуска 450-мм оборудования просто нелепо.