2023年光刻技术前沿（9）:价值5亿美元的2纳米EUV光刻胶

众所周知，包括英特尔、台积电、三星等半导体巨头已经纷纷采购ASML的2纳米EUV光刻机。预计试产型2纳米EUV光刻机（0.55NA）将在明年出货。兵马未动粮草先行，我们接下来看一下2纳米EUV光刻机胶技术MOR。

Inpria的MOR光刻胶

Inpria的光刻胶采用的是纳米技术MOR，它的核心材料是一个无机氧化物纳米核，纳米核表面覆盖一层配位分子。

这种MOR光刻胶的基本原理是EUV光的辐射导致纳米核表面的有机配位体解离，暴露出来的高活性纳米核表面被水合化/水解后，通过缩合反应形成氧化物网络结构。

因此，它的技术理念是非常简单的。

因此，无机纳米核表面的有机配位体起了非常关键的作用，也是该光刻胶配方的核心部分。

Inpria的配体库里包含了35种以上的配体，它们具有不同的物性。

通过大量测试，确定了不同物性的配体的光刻分辨率数据。

纳米核稳定所需要的溶剂也很重要。不同溶剂对光刻缺陷密度影响很大。

使用优化的溶剂，可以降低缺陷密度高达90%。

下面展示一系列在美国劳伦斯伯克利国家实验室的MET-5曝光工具进行的实测结果。

这是在12纳米光刻胶膜厚下，L/S间距20、18、16纳米（对应的半间距是10、9、8纳米）的曝光图案。可以看到在MET5的0.5NA光学曝光条件下，分辨率可以达到8纳米！

我们回顾一下前一篇里，瑞士PSI研究小组的干涉光刻测试中，MOR光刻胶分辨率最佳是11纳米。

接下来考察L/S间距20纳米，也就是10纳米分辨率下，不同光刻胶厚度对曝光条纹的影响。我们可以看到，在膜厚10纳米时，曝光线条的粗糙度LWR高达3.8纳米；在膜厚20纳米时，LWR降低到2.18纳米；在膜厚30纳米时，LWR降低到1.63纳米！

因此，Inpria的MOR光刻胶展示了远超前一代CAR光刻胶的性能！

当然，材料本身的机制是创新的核心，而匹配材料的工艺和设备则可以将材料的优势发挥到极致，这就是Inpria和东京电子合作的结果：ESPERT技术，意为灵敏度增强显影技术。

从下图可以看到，该技术的核心是消除传统显影过程的线宽随显影深度变化而变化，从而有效提升曝光精度！

这是在ASML的NXE:3400 EUV光刻机上实测的L/S间距32纳米（16纳米半间距）的曝光测试，可以看到，在很宽的EUV剂量区间，ESPERT都可以将线粗糙度LWR降低0.5纳米。

在MET-5上测试更高分辨率的半间距10、9、8纳米图形，我们可以看到，有ESPERT技术加持下，曝光图形非常精确，曝光出的半间距条纹是9.90、8.99、7.92纳米，几乎没有任何形变；而传统显影曝光出来的图形线宽是9.38、8.15纳米。当然，线宽粗糙度也有显著降低。

更重要的是，ESPERT可以将MOR光刻胶分辨率提升到8纳米！

在图形转移精确度上，我们也可以看到ESPERT技术要更精确。

因此，MOR光刻胶在通过大量的材料优化、工艺优化、设备创新之后，目前已经具备2纳米工艺制程的能力！

目前MOR光刻胶已经通过晶圆厂的验证导入，进入大规模量产阶段。Inpria在2022年生产了超过2000加仑的MOR光刻胶。该公司预计到2024年第一季度将实现年产能10000加仑，可以满足3千万晶圆的曝光。

Inpria是一个传奇的初创企业，它从俄勒冈州立大学孵化，成立短短12年，就因为创新的2纳米EUV光刻胶技术成为行业明星。2021年，它以创纪录的5亿美金的价格被日本公司JSR收购！

Inpria公司所在地

这位就是Inpria的创立者，俄勒冈州立大学教授 Doug Keszler。