美國西盟將提高EUV曝光光源的輸出功率,有能力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)劃
[導(dǎo)讀]半導(dǎo)體曝光裝置光源知名廠商美國西盟公司（Cymer）12月1日公布了EUV（超紫外線）曝光光源的開發(fā)狀況和該公司新近涉足的有機(jī)EL（電致發(fā)光）顯示器用低溫多晶硅TFT退火光源的概況。
西盟的EUV曝光光源目前有4臺已經(jīng)
半導(dǎo)體曝光裝置光源知名廠商美國西盟公司（Cymer）12月1日公布了EUV（超紫外線）曝光光源的開發(fā)狀況和該公司新近涉足的有機(jī)EL（電致發(fā)光）顯示器用低溫多晶硅TFT退火光源的概況。
西盟的EUV曝光光源目前有4臺已經(jīng)供貨，另外還有4臺正在進(jìn)行組裝。已經(jīng)供貨的4臺中，有3臺提供給了荷蘭阿斯麥公司（ASML），還有1臺提供給了某大型內(nèi)存廠商。另外正在組裝的4臺中，2臺將提供給阿斯麥公司，剩余2臺將被西盟公司用于研究開發(fā)和評估。
有機(jī)EL顯示器用低溫多晶硅TFT退火光源是一項打破了原有低溫多晶硅TFT有機(jī)EL面板大面積化極限的技術(shù)。該光源有2臺已經(jīng)供貨，目前正用于有機(jī)EL顯示器量產(chǎn)現(xiàn)場。原來的低溫多晶硅TFT制造工藝在結(jié)晶化工序中使用了激光退火裝置，不過該方法目前僅支持21英寸以下的面板尺寸。這是因為無法使激光光束的長度超過21英寸面板短邊的長度。另一方面，如果使用西盟的光源，可一次性實(shí)現(xiàn)寬度1m以上的多晶化，從而可以實(shí)現(xiàn)22英寸以上尺寸的大屏幕化。
EUV曝光光源的技術(shù)課題及今后的展望
EUV曝光光源方面，西盟公開了產(chǎn)品規(guī)劃藍(lán)圖。第1臺產(chǎn)品已經(jīng)于2010年第2季度實(shí)現(xiàn)供貨的第一代量產(chǎn)型EUV曝光光源“HVM I”按照產(chǎn)品規(guī)劃，其中間聚光點(diǎn)的EUV光輸出功率在100W以上。輸出功率在后續(xù)產(chǎn)品中還將繼續(xù)提高，2011年下半年開始供貨的“HVM II”的輸出功率將達(dá)到250W以上，2013年上半年開始供貨的“HVM III”將達(dá)到350W以上。
西盟營銷及光刻技術(shù)應(yīng)用副總裁Nigel Farrar介紹說，“EUV曝光光源的產(chǎn)品規(guī)劃是為了向阿斯麥公司提倡的EUV曝光裝置光源供應(yīng)，指標(biāo)由兩公司共同制定”。
不過，在筆者此前的采訪中，已經(jīng)供貨的“HVM I”EUV曝光光源中間聚光點(diǎn)的EUV光輸出功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于100W以上的目標(biāo)值（參閱本站報道）。因此筆者就目前的光源在技術(shù)上的不完善之處及今后的開發(fā)動向采訪了Nigel Farrar。
問：關(guān)于已經(jīng)供貨的EUV曝光光源中間聚光點(diǎn)的EUV光輸出功率，聽說按照產(chǎn)品規(guī)劃應(yīng)該達(dá)到100W以上，但實(shí)際上只實(shí)現(xiàn)了30W左右的輸出功率。可否請您從技術(shù)角度談一下實(shí)際輸出功率為何會不同于產(chǎn)品規(guī)劃，以及今后打算如何實(shí)現(xiàn)提高輸出功率的目標(biāo)。
Farrar：正如你所說的那樣，已經(jīng)供貨的EUV曝光光源中間聚光點(diǎn)的EUV光輸出功率只有20～30W。這是因為CO2激光器的輸出功率并未達(dá)到25kW的目標(biāo)值，同時轉(zhuǎn)換效率也沒有達(dá)到3.0％的目標(biāo)值。不過反射用反光鏡的聚光效率已經(jīng)達(dá)到了5％的目標(biāo)值，反射率也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了50％的目標(biāo)值，今后的目標(biāo)值也有望實(shí)現(xiàn)。
CO2激光器的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率方面，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值的技術(shù)開發(fā)已取得一定進(jìn)展，目前已經(jīng)開始面向顧客進(jìn)行公開演示。預(yù)計可在2011年中期利用該技術(shù)開發(fā)成果提供符合產(chǎn)品規(guī)劃的光源。另外還將對已經(jīng)供貨的光源進(jìn)行改良，以提高輸出功率。
其中轉(zhuǎn)換效率的提高是通過前置脈沖（prepulse）的導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)的。我們的光源所采用的LPP（激光等離子體）方式是以CO2激光照射錫液滴，進(jìn)而得到EUV光。CO2激光器的光束直徑為90～100μm。為了提高轉(zhuǎn)換效率，起初把照射CO2激光的錫液滴的直徑設(shè)置為30μm、EUV光產(chǎn)生時再擴(kuò)大液滴尺寸也是非常重要的。
此次開發(fā)出的前置脈沖可加熱直徑為30μm的液滴，使其在EUV光產(chǎn)生時擴(kuò)大到最合適的尺寸。
可能有些人會覺得，這樣的話可以從一開始就擴(kuò)大液滴的尺寸。但如果一開始就擴(kuò)大液滴的尺寸，那么當(dāng)用CO2激光照射液滴時，液滴的剩余部分會飛散出去，并附著到反射用反光鏡上，從而導(dǎo)致反射率下降。直徑為30μm的液滴可抑制該問題。技術(shù)方面，雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)了把液滴直徑控制在30μm以下的方法，但在EUV曝光裝置中無法在最佳條件下使用，因此并未把其縮小到30μm以下。
問：CO2激光器的輸出功率方面，如果配備高功率激光器的話，應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)，不過又會出現(xiàn)光源成本大幅上升的問題。貴公司今后打算如何在輸出功率的目標(biāo)和成本之間取得平衡？
Farrar：EUV曝光光源使用的CO2激光器在金屬加工領(lǐng)域已經(jīng)被大量采用。我們的方針是：后續(xù)產(chǎn)品的尺寸仍與目前已經(jīng)供貨的激光器一樣，但會通過提高輸出效率來提高輸出功率。（特約撰稿人：加藤 伸一）
西盟公司營銷及光刻技術(shù)應(yīng)用副總裁Nigel Farrar。筆者拍攝。（點(diǎn)擊放大）
EUV曝光光源產(chǎn)品規(guī)劃。筆者拍攝。（點(diǎn)擊放大）
已經(jīng)向阿斯麥公司提供了3臺EUV曝光光源。左側(cè)的照片是配備西盟公司光源的阿斯麥公司EUV曝光裝置。中間偏左處是光源。筆者拍攝。（點(diǎn)擊放大）
西盟的EUV曝光光源目前有4臺已經(jīng)供貨，另外還有4臺正在進(jìn)行組裝。已經(jīng)供貨的4臺中，有3臺提供給了荷蘭阿斯麥公司（ASML），還有1臺提供給了某大型內(nèi)存廠商。另外正在組裝的4臺中，2臺將提供給阿斯麥公司，剩余2臺將被西盟公司用于研究開發(fā)和評估。
有機(jī)EL顯示器用低溫多晶硅TFT退火光源是一項打破了原有低溫多晶硅TFT有機(jī)EL面板大面積化極限的技術(shù)。該光源有2臺已經(jīng)供貨，目前正用于有機(jī)EL顯示器量產(chǎn)現(xiàn)場。原來的低溫多晶硅TFT制造工藝在結(jié)晶化工序中使用了激光退火裝置，不過該方法目前僅支持21英寸以下的面板尺寸。這是因為無法使激光光束的長度超過21英寸面板短邊的長度。另一方面，如果使用西盟的光源，可一次性實(shí)現(xiàn)寬度1m以上的多晶化，從而可以實(shí)現(xiàn)22英寸以上尺寸的大屏幕化。
EUV曝光光源的技術(shù)課題及今后的展望
EUV曝光光源方面，西盟公開了產(chǎn)品規(guī)劃藍(lán)圖。第1臺產(chǎn)品已經(jīng)于2010年第2季度實(shí)現(xiàn)供貨的第一代量產(chǎn)型EUV曝光光源“HVM I”按照產(chǎn)品規(guī)劃，其中間聚光點(diǎn)的EUV光輸出功率在100W以上。輸出功率在后續(xù)產(chǎn)品中還將繼續(xù)提高，2011年下半年開始供貨的“HVM II”的輸出功率將達(dá)到250W以上，2013年上半年開始供貨的“HVM III”將達(dá)到350W以上。
西盟營銷及光刻技術(shù)應(yīng)用副總裁Nigel Farrar介紹說，“EUV曝光光源的產(chǎn)品規(guī)劃是為了向阿斯麥公司提倡的EUV曝光裝置光源供應(yīng)，指標(biāo)由兩公司共同制定”。
不過，在筆者此前的采訪中，已經(jīng)供貨的“HVM I”EUV曝光光源中間聚光點(diǎn)的EUV光輸出功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于100W以上的目標(biāo)值（參閱本站報道）。因此筆者就目前的光源在技術(shù)上的不完善之處及今后的開發(fā)動向采訪了Nigel Farrar。
問：關(guān)于已經(jīng)供貨的EUV曝光光源中間聚光點(diǎn)的EUV光輸出功率，聽說按照產(chǎn)品規(guī)劃應(yīng)該達(dá)到100W以上，但實(shí)際上只實(shí)現(xiàn)了30W左右的輸出功率。可否請您從技術(shù)角度談一下實(shí)際輸出功率為何會不同于產(chǎn)品規(guī)劃，以及今后打算如何實(shí)現(xiàn)提高輸出功率的目標(biāo)。
Farrar：正如你所說的那樣，已經(jīng)供貨的EUV曝光光源中間聚光點(diǎn)的EUV光輸出功率只有20～30W。這是因為CO2激光器的輸出功率并未達(dá)到25kW的目標(biāo)值，同時轉(zhuǎn)換效率也沒有達(dá)到3.0％的目標(biāo)值。不過反射用反光鏡的聚光效率已經(jīng)達(dá)到了5％的目標(biāo)值，反射率也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了50％的目標(biāo)值，今后的目標(biāo)值也有望實(shí)現(xiàn)。
CO2激光器的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率方面，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值的技術(shù)開發(fā)已取得一定進(jìn)展，目前已經(jīng)開始面向顧客進(jìn)行公開演示。預(yù)計可在2011年中期利用該技術(shù)開發(fā)成果提供符合產(chǎn)品規(guī)劃的光源。另外還將對已經(jīng)供貨的光源進(jìn)行改良，以提高輸出功率。
其中轉(zhuǎn)換效率的提高是通過前置脈沖（prepulse）的導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)的。我們的光源所采用的LPP（激光等離子體）方式是以CO2激光照射錫液滴，進(jìn)而得到EUV光。CO2激光器的光束直徑為90～100μm。為了提高轉(zhuǎn)換效率，起初把照射CO2激光的錫液滴的直徑設(shè)置為30μm、EUV光產(chǎn)生時再擴(kuò)大液滴尺寸也是非常重要的。
此次開發(fā)出的前置脈沖可加熱直徑為30μm的液滴，使其在EUV光產(chǎn)生時擴(kuò)大到最合適的尺寸。
可能有些人會覺得，這樣的話可以從一開始就擴(kuò)大液滴的尺寸。但如果一開始就擴(kuò)大液滴的尺寸，那么當(dāng)用CO2激光照射液滴時，液滴的剩余部分會飛散出去，并附著到反射用反光鏡上，從而導(dǎo)致反射率下降。直徑為30μm的液滴可抑制該問題。技術(shù)方面，雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)了把液滴直徑控制在30μm以下的方法，但在EUV曝光裝置中無法在最佳條件下使用，因此并未把其縮小到30μm以下。
問：CO2激光器的輸出功率方面，如果配備高功率激光器的話，應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)，不過又會出現(xiàn)光源成本大幅上升的問題。貴公司今后打算如何在輸出功率的目標(biāo)和成本之間取得平衡？
Farrar：EUV曝光光源使用的CO2激光器在金屬加工領(lǐng)域已經(jīng)被大量采用。我們的方針是：后續(xù)產(chǎn)品的尺寸仍與目前已經(jīng)供貨的激光器一樣，但會通過提高輸出效率來提高輸出功率。（特約撰稿人：加藤 伸一）
西盟公司營銷及光刻技術(shù)應(yīng)用副總裁Nigel Farrar。筆者拍攝。（點(diǎn)擊放大）
EUV曝光光源產(chǎn)品規(guī)劃。筆者拍攝。（點(diǎn)擊放大）
已經(jīng)向阿斯麥公司提供了3臺EUV曝光光源。左側(cè)的照片是配備西盟公司光源的阿斯麥公司EUV曝光裝置。中間偏左處是光源。筆者拍攝。（點(diǎn)擊放大）
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