Иммерсионная литография
Иммерсионная литография — это метод, используемый в производстве полупроводников для повышения разрешения и точности литографического процесса . Он предполагает использование жидкой среды, обычно воды, между линзой и пластиной во время экспонирования. Используя жидкость с более высоким показателем преломления , чем у воздуха, иммерсионная литография позволяет создавать на пластине более мелкие детали. [1]
Иммерсионная литография заменяет обычный воздушный зазор между конечной линзой и поверхностью пластины жидкой средой, имеющей показатель преломления больше единицы. Угловое разрешение увеличивается в раз, равный показателю преломления жидкости. Современные инструменты иммерсионной литографии используют для этой жидкости высокоочищенную воду, достигая размеров элементов менее 45 нанометров. [2]
История
[ редактировать ]Идея иммерсионной литографии была запатентована в 1984 году Таканаши и др. [3] Он также был предложен тайваньским инженером Берном Дж. Линем и реализован в 1980-х годах. [4] В 2004 году IBM директор по кремниевым технологиям Гавам Шахиди объявил, что IBM планирует коммерциализировать литографию, основанную на свете, фильтруемом через воду. [5] Иммерсионная литография теперь [ когда? ] распространяется на узлы размером менее 20 нм за счет использования нескольких структур .
Фон
[ редактировать ]Способность разрешать детали в оптической литографии напрямую связана с числовой апертурой оборудования для формирования изображений, причем числовая апертура представляет собой синус максимального угла преломления, умноженный на показатель преломления среды, через которую проходит свет. Линзы в «сухих» фотолитографических сканерах с самым высоким разрешением фокусируют свет в конусе, граница которого почти параллельна поверхности пластины. Поскольку невозможно увеличить разрешение за счет дальнейшего преломления, дополнительное разрешение достигается путем введения иммерсионной среды с более высоким показателем преломления между линзой и пластиной. Размытость уменьшается в коэффициент, равный показателю преломления среды. Например, при погружении в воду с использованием ультрафиолетового света с длиной волны 193 нм показатель преломления равен 1,44. [6]
Повышение разрешения при иммерсионной литографии составляет около 30–40% в зависимости от используемых материалов. Однако, [ нужны разъяснения ] Глубина резкости или допуск на плоскостность топографии пластины улучшены по сравнению с соответствующим «сухим» инструментом с тем же разрешением. [7]
Дефекты
[ редактировать ]Проблемы с дефектами, например, оставшейся водой (водяные знаки) и потерей адгезии к воде (воздушный зазор или пузырьки), привели к рассмотрению возможности использования верхнего слоя покрытия непосредственно поверх фоторезиста . [8] Это верхнее покрытие будет служить барьером для химической диффузии между жидкой средой и фоторезистом. Кроме того, интерфейс между жидкостью и верхним слоем будет оптимизирован для уменьшения количества водяных знаков. В то же время следует избегать дефектов, связанных с использованием верхнего покрытия.
По состоянию на 2005 год Topcoats были настроены для использования в качестве просветляющих покрытий, особенно для случаев с гипер-NA (NA>1). [9]
К 2008 году количество дефектов на пластинах, напечатанных методом иммерсионной литографии, достигло нулевого уровня. [10]
Воздействие поляризации
[ редактировать ]По состоянию на 2000 год эффекты поляризации из-за больших углов интерференции в фоторезисте рассматривались как особенности, приближающиеся к 40 нм. [11] Следовательно, источники освещения обычно должны быть азимутально поляризованными, чтобы соответствовать освещению на столбе для идеального построения изображений в линейном пространстве . [12]
Пропускная способность
[ редактировать ]
По состоянию на 1996 год это было достигнуто за счет более высоких скоростей ступени. [13] [14] что, в свою очередь, по состоянию на 2013 год было разрешено источниками лазерных импульсов ArF большей мощности . [15] В частности, пропускная способность прямо пропорциональна скорости V ступени, которая связана с дозой D, шириной прямоугольной щели S и интенсивностью щели I ss (которая напрямую связана с мощностью импульса) соотношением V=I ss *S/D. Высота щели равна высоте поля. Ширина щели S, в свою очередь, ограничена количеством импульсов для изготовления дозы (n), деленной на частоту лазерных импульсов (f), при максимальной скорости сканирования V max величиной S=V max *n/ ф. [13] При фиксированной частоте f и числе импульсов n ширина щели будет пропорциональна максимальной скорости ступени. Следовательно, пропускная способность при заданной дозе улучшается за счет увеличения максимальной скорости ступени, а также увеличения мощности импульса.
Согласно информации ASML о Twinscan-nxt1980di, в настоящее время инструменты иммерсионной литографии [ когда? ] имел самую высокую производительность (275 л/ч), рассчитанную на крупносерийное производство. [16]
Множественный рисунок
[ редактировать ]
 |
Предел разрешения для погружного инструмента с числовой апертурой 1,35, работающего на длине волны 193 нм, составляет 36 нм. Выход за пределы этого предела до размером менее 20 нм узлов требует создания нескольких шаблонов . На 20-нм литейном производстве, в узлах памяти и за их пределами уже используется двойное и тройное нанесение рисунка. [ когда? ] с иммерсионной литографией для наиболее плотных слоев.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Флагелло, Донис (1 января 2004 г.). «Преимущества и ограничения иммерсионной литографии» . Журнал микро/нанолитографии, MEMS и MOEMS . 3 (1): 104. Бибкод : 2004JMM&M...3..104M . дои : 10.1117/1.1636768 . ISSN 1932-5150 .
- ^ «DailyTech - IDF09 Intel демонстрирует первые 22-нм чипы и обсуждает план действий по термоусадке» . Архивировано из оригинала 28 августа 2010 г. Проверено 7 декабря 2009 г.
- ^ А. Таканаси, Т. Харада, М. Акеяма, Ю. Кондо, Т. Каросаки, С. Куниёси, С. Хосака и Ю. Кавамура, Патент США № 4,480,910 (1984).
- ^ Берн Дж. Лин (1987). «Будущее субполмикрометровой оптической литографии». Микроэлектроника 6 , 31–51
- ^ «Совершенно новый мир чипсов» . Деловая неделя . Архивировано из оригинала 21 февраля 2011 г.
- ^ Смит, Брюс В.; Канг, Хоён; Буров, Анатолий; Кропанезе, Фрэнк; Фань, Юнфа (26 июня 2003 г.). «Водно-иммерсионная оптическая литография для узла 45 нм» . Оптическая микролитография XVI . 5040 . ШПАЙ: 679–689. дои : 10.1117/12.485489 .
- ^ Б. Дж. Лин, Дж. Microlith Microfab. Микросистема. 1, 7 (2002).
- ^ Ю. Вэй и Р.Л. Брейнард, Усовершенствованные процессы для иммерсионной литографии 193 нм, (c) SPIE 2009, Глава 6.
- ^ JC Jung et al., Proc. ШПИОН 5753 (2005).
- ^ Б. Ратсак и др., Proc. ШПИЕ 6924, 69244W (2008 г.).
- ^ К. Вагнер и др. , учеб. SPIE том. 4000, с. 344-357 (2000).
- ^ B. W. Smith, L. V. Zavyalova, and A. Estroff, Proc. SPIE 5377 (2004).
- ^ Jump up to: а б «МА ван ден Бринк и др., Proc. SPIE 2726, 734 (1996)» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2017 г. Проверено 16 июля 2018 г.
- ^ И. Бушомс и др., Proc. ШПИЕ 8326, 83260Л (2012 г.)
- ^ Inc., Ростислав Рокицкий, Р. Рафак, Р. Дуби, Дж. Торнс, Дж. Мельхиор, Т. Какурис, М. Хэвиленд и Д. Браун, Саймер (2013). «Лазер ArFi мощностью 120 Вт делает возможной литографию с более высокими дозами» . www.photonics.com . Проверено 9 ноября 2022 г.
{{cite web}}:|last=имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ «Система литографии ASML NXT:1980Di» . www.asml.com . нд . Проверено 9 ноября 2022 г.