Без EUV: китайская технология решает проблему точности для 3-нм техпроцесса, повышая точность до 0,8 нм

В условиях отсутствия литографов EUV китайской полупроводниковой отрасли приходится полагаться на DUV-оборудование для реализации более передовых техпроцессов, что представляет собой серьёзный технологический вызов. В то время как TSMC и Intel используют DUV лишь до 7 нм, в Китае ставят цель освоить 3 нм и менее.

Одной из ключевых проблем при производстве по 3-нм техпроцессу с помощью DUV является контроль точности. Компания Nanjing Giatec Optoelectronics (南京激埃特光电) сообщила, что одна из местных организаций столкнулась с этой проблемой при модернизации DUV-оптической системы: недостаточная однородность системы освещения приводила к отклонению ширины линий на кремниевой пластине более чем на ±2 нм, что не соответствовало требованиям 3-нм техпроцесса.

Компания представила своё решение: её команда по оптическим покрытиям разработала схему многослойного диэлектрического твёрдого покрытия.

• Структура покрытия: послойное осаждение SiO₂ и Ta₂O₅, общее количество слоёв — 40-60.
• Технологические параметры: технология ионно-лучевого напыления (IAD), температура подложки 250°C, базовое давление 2×10⁻⁹ Па.
• Ключевые показатели: центральная длина волны 193±0.2 нм, пиковая пропускаемость >92%, глубина подавления OD6 (пропускание вне полосы <10⁻⁶).

Каковы же итоговые результаты? Компания обнародовала следующие данные:

• Повышение качества экспонирования: однородность ширины линий на пластине улучшилась с ±2.1 нм до ±0.8 нм, прогнозируемый рост выхода годных кристаллов — 5-8%.
• Повышение точности совмещения: точность позиционирования системы совмещения возросла с ±1.5 нм до ±0.8 нм.
• Усиление стабильности системы: после 100 часов непрерывной работы дрейф оптического пути сократился на 70%.

Данное решение получило одобрение команды заказчика. По их словам, технология Giatec не только решила проблему однородности освещения, но и благодаря способности светофильтров подавлять внеполосное излучение повысила общее отношение сигнал/шум системы в 3 раза. Особо была отмечена точность контроля формы поверхности микролинзового массива, достигшая ранее недоступного уровня λ/10, что создаёт достаточный технологический запас для последующих итераций процесса.

Как оценивать эту технологию? Оптическая технология покрытий от Giatec повысила однородность ширины линий DUV-оптической системы с 2.1 нм до 0.8 нм, одновременно увеличив точность системы совмещения с 1.5 нм до 0.8 нм. Это крайне важно для массового производства чипов по передовым техпроцессам с использованием DUV, поскольку недостаточная точность приводит к браку. Особенно с учётом того, что производство чипов от 5 нм до 3 нм на DUV само по себе является чрезвычайно сложной задачей.

Стоит отметить, что речь здесь идёт не о точности совмещения слоёв (оверлей) литографа. Если бы точность совмещения достигла 0.8 нм, это превзошло бы возможности литографов EUV. Тем не менее, данный прогресс заслуживает признания, поскольку он означает, что китайские производители достигли определённых успехов в освоении 3-нм техпроцесса на DUV-оборудовании. Даже если до серийного производства ещё далеко, отладка всего технологического процесса выглядит вполне реальной.

В глобальном масштабе эта технология является уникальной, поскольку TSMC, Samsung и Intel полностью перешли на EUV-литографию уже на этапах 7 нм и 5 нм, и у них просто нет подобного опыта разработок для DUV.