EUV 光刻技术取得新突破，迈向新里程碑

在半导体制造领域，光刻技术一直是推动芯片性能提升和尺寸缩小的关键因素。极紫外（EUV）光刻作为当前最先进的光刻技术之一，其每一次的进步都备受关注。比利时研究实验室 Imec 在加利福尼亚州蒙特雷举行的 “SPIE 光掩模技术 + EUV 光刻” 会议上，展示了单次印刷高数值孔径 EUV 光刻技术的显著进展，这无疑为 EUV 光刻技术树立了新的里程碑。

会议上展示了单次印刷高数值孔径 EUV 光刻技术的进展：

1、间距为 20nm 的线结构，具有 13nm 的尖端 CD（临界尺寸）——与镶嵌金属化相关；

2、使用直接金属蚀刻获得的 20nm 间距钌线的电气测试。

从展示的图片可以看到，从左至右依次为 20nm 间距线结构，11nm 和 13nm 尖到尖 CD，以及 18nm 间距和 16nm 尖到尖。

Imec 一直与光刻设备公司 AMSL 保持着紧密的合作。Imec 规模化副总裁 Steven Scheer 表示：“ASML - imec 高数值孔径 EUV 联合实验室在费尔德霍芬正式启用后，Imec 及其合作伙伴生态系统在推动光刻技术发展和推动行业迈入埃时代方面取得了长足进步。此次展示的成果标志着一个新的里程碑，彰显了 Imec 在光刻研发领域的领导地位。这些成果在实现《欧洲芯片法案》中关于 2 纳米以下逻辑技术节点的目标方面也发挥着关键作用。”

早在 2 月份的 SPIE 先进光刻和图案技术会议上，Imec 就展示了 20nm 间距的金属化线结构。而此次，它声称实现了 20nm 间距的线结构局部临界尺寸均匀性达到 3nm，尖端到尖端 CD 达到 13nm。

这一结果是通过优化金属氧化物抗蚀剂以及底层、照明光瞳形状和掩模获得的。这种结构在中断金属线以及连接逻辑集成电路中的门时具有重要作用。该实验室预计，在不影响功能的情况下，端到端距离将缩小至 13 纳米及以下，以满足 20 纳米金属间距逻辑路线图的要求。实验室还表示：“我们正在进一步缩小端到端尺寸，并在 11 纳米工艺上取得令人鼓舞的成果，并将这些结构转移到底层硬掩模中，从而实现真正的镶嵌互连。”

随着芯片制造工艺向更小尺寸发展，预计在 20nm 间距以下需要替代的金属化方案。因此，Imec 想要证明钌 (Ru) 直接金属蚀刻与单次曝光 High NA EUV 光刻的兼容性。

Imec 实现了 20 纳米和 18 纳米间距的钌线，包括 15 纳米的尖端结构和低电阻功能互连。对于 20 纳米间距的金属化线结构，获得了 100% 的电气测试良率。

在 2025 年 SPIE 光掩模技术 + EUV 光刻会议（蒙特雷（加利福尼亚州））上，世界领先的先进半导体技术研发中心 imec 展示了单次打印高数值孔径 EUV 光刻技术的两项突破性成就：(1) 间距 20nm 的线结构，尖端到尖端临界尺寸 (CD) 为 13nm，适用于镶嵌金属化；(2) 使用直接金属蚀刻 (DME) 工艺获得的 20nm 间距钌线的电气测试结果。这些成果部分得益于欧盟的 NanoIC 试验线，不仅标志着高数值孔径 EUV 图案化单次打印能力提升的重要里程碑，还强调了 imec-ASML 合作伙伴关系在推动更广泛生态系统方面的关键作用，该生态系统推动高数值孔径 EUV 向大批量生产过渡，解锁 2nm 以下逻辑技术路线图。

继2025年2月在SPIE先进光刻与图案技术大会上展示20纳米间距金属化线结构后，imec如今通过单次曝光高数值孔径EUV光刻工艺，实现了20纳米间距线结构，其点对点（T2T）临界尺寸（CD）达到13纳米。对于13纳米T2T结构，测量结果显示其局部CD均匀性（LCDU）低至3纳米，标志着业界的一个里程碑。该结果采用金属氧化物光刻胶（MOR）获得，并与底层、照明光瞳形状和掩模版选择共同优化。

imec计算系统扩展高级副总裁Steven Scheer表示：“与多重曝光相比，采用单次High NAEUV光刻技术实现这些逻辑设计可减少处理步骤，降低制造成本和环境影响，并提高良率。这些成果支持镶嵌金属化技术，这是互连制造的行业标准。T2T结构是互连层的重要组成部分，因为它们可以中断一维金属轨道。为了满足20纳米金属间距的逻辑路线图，T2T距离预计将缩小到13纳米及以下，同时保持功能性互连。进一步缩小T2T尺寸的开发工作正在进行中，11纳米T2T已取得可喜的成果，并将结构转移到底层硬掩模中，从而实现真正的（双）镶嵌互连。”

为了实现 20 纳米以下的金属化工艺，业界很可能会转向其他金属化方案。作为第二项成果，imec 展示了钌 (Ru) 直接金属蚀刻 (DME) 与单次曝光高数值孔径 EUV 光刻技术的兼容性。我们实现了 20 纳米和 18 纳米间距的钌线，包括 15 纳米 T2T 结构和低电阻功能互连。对于 20 纳米间距的金属化线结构，获得了 100% 的电测试良率。

Steven Scheer 表示：“在荷兰费尔德霍芬 (Veldhoven) 设立 ASML-imec 高数值孔径 EUV 联合实验室后，imec 及其合作伙伴生态系统在推进高数值孔径 EUV 光刻技术方面取得了长足进步，并推动行业迈入埃级时代——这得益于三年的生态系统建设。此次成果标志着一个新的里程碑，彰显了 imec 在光刻研发领域的领导地位。这些成果在实现《欧洲芯片法案》中关于支持 2 纳米以下逻辑技术节点的目标方面也发挥着关键作用。我们将与 imec-ASML 高数值孔径 EUV 生态系统（包括领先的芯片制造商、设备、材料和光刻胶供应商、掩模公司以及计量专家）密切合作，持续共同优化高数值孔径 EUV 光刻和图形化技术，以支持逻辑和存储器的发展路线图。”

此次 Imec 在单图案化 High NA EUV 光刻技术方面取得的新里程碑，不仅是光刻技术领域的一次重大突破，也为未来芯片制造工艺的进一步发展奠定了坚实基础。相信在 Imec 及其合作伙伴的共同努力下，EUV 光刻技术将不断创新，推动半导体行业迈向新的高度。