1. 引言
尼康 NSR-S204B 是一款先进的浸没式光刻系统，旨在满足先进半导体制造的严苛要求。随着半导体行业不断突破摩尔定律的界限，浸没式光刻已成为 7nm、5nm 及以下工艺特征图案化的关键推动因素。NSR-S204B 代表了尼康致力于为下一代设备制造提供高分辨率、高吞吐量和经济高效的解决方案的承诺。
本文探讨了 NSR-S204B 的技术规格、系统架构、性能能力和应用，重点介绍了其在实现先进半导体制造工艺方面的作用。
2. 技术规格
NSR-S204B 经过精心设计，可在关键光刻指标上提供出色的性能。以下是其技术规格的摘要：
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 分辨率 (k1 = 0.25) | ≤ 38 nm |
| 数值孔径 (NA) | 1.35 |
| 波长 | 193 nm (ArF 准分子激光器) |
| 生产能力 | 每小时最多 200 片晶圆 (300 mm 晶圆) |
| 叠层精度 | ≤ 2.0 nm (平均值 + 3σ) |
| 工作台精度 | ≤ 0.5 nm （定位精度） |
该系统的高NA和先进的光学元件使其能够实现低于40纳米的分辨率，使其适用于尖端半导体节点。其高吞吐量确保了具有成本效益的生产，而其精密平台和对准系统则提供了业界领先的叠加精度。
3. 浸没式光刻技术
浸没式光刻通过用高折射率流体（通常是超纯水（n = 1.44））取代投影透镜和晶圆之间的气隙来提高分辨率。这允许更高的有效NA，从而实现更精细的特征图案化。
浸没式光刻的主要优势：
-
1. 更高的分辨率：与干式光刻相比，能够对更小的特征进行图案化。
-
2. 改进的景深 (DOF)：提供更大的工艺窗口灵活性。
-
3. 成本效益：扩展了 193 nm 光刻在高级节点的可用性。
NSR-S204B 采用了尼康专有的浸没技术，包括先进的流体处理系统和缺陷控制机制，以确保一致的性能和高产量。
4. 系统架构和组件
NSR-S204B 建立在专为精确度、可靠性和可扩展性而设计的强大架构之上。关键组件包括：
1. 光源和照明系统：
-
利用高功率 ArF 准分子激光器 (193 nm) 和先进的带宽控制实现精确曝光。
-
具有可定制的照明模式（例如，偶极子、四极子）以优化分辨率和对比度。
-
-
2. 投影镜头和浸没系统：
-
高NA（1.35）投影镜头，具有像差校正功能，可实现卓越的图像质量。
-
闭环浸没流体系统，具有实时监控功能，可最大限度地减少缺陷和污染。
-
-
3. 晶圆台及对准机构：
-
双台设计，可同时曝光和对准，最大限度提高产量。
-
超精密台，定位精度达纳米级。
-
-
4. 控制软件和自动化：
-
用于实时过程控制和缺陷检测的高级算法。
-
与工厂自动化系统无缝集成，实现大批量生产。
-
5. 性能和功能
NSR-S204B 在提供高分辨率图案化和出色的叠加精度方面表现出色，使其成为先进半导体制造的关键工具。
关键性能指标：
-
分辨率：能够对 38 nm 以下的特征进行图案化，支持 7nm 和 5nm 节点。
-
叠加精度：实现 ≤ 2.0 nm 的叠加精度，这对于多图案化工艺至关重要。
-
吞吐量：每小时最多可处理 200 个晶圆，确保高生产率。
-
缺陷控制：先进的缺陷减少机制可最大限度地减少产量损失。
多重图案化应用：
NSR-S204B 广泛应用于多重图案化技术，如自对准双重图案化 (SADP) 和自对准四重图案化 (SAQP)，这些技术对于先进的逻辑和存储设备至关重要。
6. 半导体制造中的应用
NSR-S204B 是一种多功能工具，可用于半导体行业的各个领域：
1. 逻辑设备：
-
支持高级逻辑节点（7nm、5nm 及以下）的高分辨率图案化。
-
支持高性能 CPU、GPU 和 AI 加速器的制造。
-
-
2. 存储设备：
-
用于生产 DRAM 和 3D NAND 闪存。
-
促进存储单元的扩展，以提高密度并降低成本。
-
-
3. 代工厂应用：
为生产各种设备的代工厂提供经济高效的解决方案。
-
与混合光刻方法兼容，将浸没式光刻与 EUV 相结合以形成关键层。
7. 竞争格局
NSR-S204B 与其他先进的浸没式光刻系统竞争，例如 ASML 的 NXT 系列。以下是主要功能的比较：
| 特性 | 尼康 NSR-S204B | ASML NXT:2050i |
|---|---|---|
| 分辨率 | ≤ 38 nm | ≤ 38 nm |
| NA | 1.35 | 1.35 |
| 生产率 | 200 wph | 220 wph |
| 叠对精度 | ≤ 2.0 nm | ≤ 2.0 nm |
| 缺陷控制 | 高级 | 高级 |
尽管 ASML 占据市场主导地位，但尼康的 NSR-S204B 具有竞争性的性能和成本优势，特别是对于寻求 EUV 光刻替代方案的制造商而言。
8. 总结
尼康 NSR-S204B 是现代半导体制造的基石，能够生产具有高分辨率、高精度和高吞吐量的先进逻辑和存储设备。随着行业向 EUV 光刻过渡，NSR-S204B 等浸没式系统将继续在混合光刻策略中发挥重要作用，确保未来几年实现经济高效的生产。
