Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
В иммерсионной литографии свет проходит через систему линз, а затем через бассейн с водой, прежде чем достичь фоторезиста на поверхности пластины.

Иммерсионная литография - это метод улучшения разрешения фотолитографии для изготовления интегральных схем (ИС), который заменяет обычный воздушный зазор между конечной линзой и поверхностью пластины жидкой средой с показателем преломления больше единицы. Разрешение увеличивается на коэффициент , равный к показателю преломления жидкости. Современные инструменты для иммерсионной литографии используют воду высокой степени очистки для этой жидкости, что позволяет достичь размеров элементов менее 45 нанометров. [1] ASML и Nikon в настоящее время являются единственными производителями систем иммерсионной литографии.

Идея иммерсионной литографии была впервые предложена тайваньским инженером Бёрном Дж. Линем и реализована в 1980-х годах. [2] TSMC начала коммерческое производство 90-нанометровых полупроводниковых узлов с использованием иммерсионной литографии в 2004 году. [3] В том же году директор IBM по кремниевым технологиям Гавам Шахиди объявил, что IBM планирует коммерциализировать литографию на основе света, фильтруемого через воду. [4] Иммерсионная литография теперь распространяется на узлы размером менее 20 нм за счет использования множественного формирования рисунка .

Способность распознавать особенности в оптической литографии напрямую связана с числовой апертурой оборудования для формирования изображений, числовая апертура - это синус максимального угла преломления, умноженный на показатель преломления среды, через которую проходит свет. Линзы в сканерах «сухой» фотолитографии 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 за счет введения иммерсионной среды с более высоким показателем преломления между линзой и пластиной. Размытость уменьшается в раз, равном показателю преломления среды. Например, для погружения в воду с использованием ультрафиолета. на длине волны 193 нм показатель преломления составляет 1,44.

Улучшение разрешения от иммерсионной литографии составляет около 30-40% (в зависимости от используемых материалов). Однако [ требуется пояснение ] глубина резкости или допуск на плоскостность топографии пластины улучшается по сравнению с соответствующим «сухим» инструментом при том же разрешении. [5]

Дефекты [ править ]

Проблемы, связанные с дефектами, например, оставшаяся вода (водяные знаки) и потеря адгезии резиста к воде (воздушный зазор или пузырьки), привели к рассмотрению использования верхнего слоя покрытия непосредственно поверх фоторезиста. [6] Это верхнее покрытие будет служить барьером для химической диффузии между жидкой средой и фоторезистом. Кроме того, поверхность раздела между жидкостью и верхним покрытием будет оптимизирована для уменьшения водяных знаков. В то же время следует избегать дефектов из-за использования финишного покрытия.

В настоящее время верхние покрытия предназначены для использования в качестве антиотражающих покрытий, особенно для случаев гипер-NA (NA> 1). [7]

К 2008 году количество дефектов на пластинах, напечатанных методом иммерсионной литографии, достигло нулевого уровня. [8]

Поляризационные воздействия [ править ]

Эффекты поляризации из-за больших углов интерференции в фоторезисте также следует учитывать, поскольку характеристики приближаются к 40 нм. [9] Следовательно, источники освещения, как правило, должны быть азимутально поляризованы, чтобы соответствовать полюсному освещению для идеального построения изображения в линейном пространстве. [10]

Пропускная способность [ править ]

Производительность инструментов для иммерсионной литографии в зависимости от дозы. Производительность в зависимости от дозы сравнивается для различных мощностей импульсов при одинаковой ширине щели.

Инструменты для иммерсионной литографии в настоящее время могут похвастаться самой высокой производительностью (275 WPH), предназначенной для крупносерийного производства. [11] Это достигается за счет более высоких скоростей каскадов, [12] [13], что, в свою очередь, допускается за счет более мощных источников лазерных импульсов ArF . [14] В частности, пропускная способность прямо пропорциональна скорости ступени V, 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 такая же, как высота поля. Ширина щели S, в свою очередь, ограничена числом импульсов для получения дозы (n), деленным на частоту лазерных импульсов (f), при максимальной скорости сканирования Vmax на S = V max * n / f. [12] При фиксированной частоте f и количестве импульсов n ширина щели будет пропорциональна максимальной скорости ступени. Следовательно, производительность при заданной дозе увеличивается за счет увеличения максимальной скорости ступени, а также увеличения мощности импульса.

Множественный паттерн [ править ]

Двойное формирование рисунка путем разделения шага. Создание двойного паттерна путем разделения шага подразумевает присвоение смежных объектов разным маскам, обозначенным разными цветами.
Тройное формирование рисунка за счет разделения высоты тона. Создание тройного паттерна путем разделения шага включает в себя присвоение смежных объектов 3 разным маскам с использованием трех цветов.

Предел разрешения для иммерсионного инструмента с числовой апертурой 1,35 NA, работающего на длине волны 193 нм, составляет 36 нм. Выход за этот предел на полутона требует множественного формирования рисунка . В 20-нм литейных цехах и узлах памяти и далее двойное и тройное формирование рисунка уже используется с иммерсионной литографией для самых плотных слоев.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «DailyTech - IDF09 Intel демонстрирует первые 22-нанометровые чипы и обсуждает план развития технологии сжатия кристаллов» . Архивировано из оригинала на 2010-08-28 . Проверено 7 декабря 2009 .
  2. Перейти ↑ Burn J. Lin (1987). «Будущее субполумикронной оптической литографии». Микроэлектроника 6 , 31–51
  3. ^ «Технология 90 нм» . TSMC . Проверено 30 июня 2019 .
  4. ^ «Совершенно новый мир чипсов» . Деловая неделя . Архивировано из оригинала на 2011-02-21.
  5. ^ BJ Lin, J. Microlith Microfab. Микросист. 1, 7 (2002).
  6. ↑ Y. Wei и RL Brainard, Advanced Processes for 193-nm Immersion Lithography, (c) SPIE 2009, Ch.6.
  7. ^ JC Jung et al., Proc. SPIE 5753 (2005).
  8. ^ B. Rathsack et al., Proc. SPIE 6924, 69244W (2008).
  9. ^ C. Wagner et al. , Proc. SPIE vol. 4000, стр. 344-357 (2000).
  10. ^ BW Смит, Л. В. Завьялов, А. Estroff, Proc. SPIE 5377 (2004).
  11. ^ NXT: 1980Di
  12. ^ a b M. A. van den Brink et al., Proc. SPIE 2726, 734 (1996).
  13. ^ I. Bouchoms et al., Proc. SPIE 8326, 83260L (2012)
  14. ^ Источник Cymer 120 Вт ArFi