Иммерсионная литография — это метод, используемый в производстве полупроводников для повышения разрешения и точности литографического процесса . Он подразумевает использование жидкой среды, обычно воды, между линзой и пластиной во время экспозиции. Используя жидкость с более высоким показателем преломления , чем у воздуха, иммерсионная литография позволяет создавать на пластине более мелкие элементы. [1]
Иммерсионная литография заменяет обычный воздушный зазор между конечной линзой и поверхностью пластины жидкой средой с показателем преломления больше единицы. Угловое разрешение увеличивается на коэффициент, равный показателю преломления жидкости. Современные инструменты иммерсионной литографии используют для этой жидкости высокоочищенную воду, достигая размеров элементов менее 45 нанометров. [2]
Идея иммерсионной литографии была запатентована в 1984 году Таканаши и др. [3] Она также была предложена тайваньским инженером Берн Дж. Лином и реализована в 1980-х годах. [4] В 2004 году директор по кремниевым технологиям IBM Гавам Шахиди объявил, что IBM планирует коммерциализировать литографию на основе света, отфильтрованного через воду. [5] Иммерсионная литография теперь [ когда? ] распространяется на узлы менее 20 нм за счет использования множественного шаблонирования .
Способность разрешать элементы в оптической литографии напрямую связана с числовой апертурой оборудования для формирования изображений, числовая апертура представляет собой 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 конус, граница которого почти параллельна поверхности пластины. Поскольку невозможно увеличить разрешение путем дальнейшего преломления, дополнительное разрешение достигается путем вставки иммерсионной среды с более высоким показателем преломления между линзой и пластиной. Размытость уменьшается на коэффициент, равный показателю преломления среды. Например, для иммерсионной воды с использованием ультрафиолетового света с длиной волны 193 нм показатель преломления составляет 1,44. [6]
Повышение разрешения от иммерсионной литографии составляет около 30–40% в зависимости от используемых материалов. Однако [ необходимо разъяснение ] глубина фокуса или допуск плоскостности топографии пластины улучшаются по сравнению с соответствующим «сухим» инструментом при том же разрешении. [7]
Проблемы 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 . [ 8] Это верхнее покрытие будет служить барьером для химической диффузии между жидкой средой и фоторезистом. Кроме того, интерфейс между жидкостью и верхним покрытием будет оптимизирован для уменьшения водяных знаков. В то же время следует избегать дефектов от использования верхнего покрытия.
Начиная с 2005 года верхние покрытия были настроены на использование в качестве антибликовых 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]
Начиная с 2000 года, эффекты поляризации , вызванные большими углами интерференции в фоторезисте, рассматривались как характеристики, приближающиеся к 40 нм. [11] Следовательно, источники освещения, как правило, должны быть азимутально поляризованы, чтобы соответствовать полюсному освещению для идеального линейно-пространственного изображения. [12]
В 1996 году это достигалось за счет более высоких скоростей ступени [13] [14], которые, в свою очередь, с 2013 года стали возможными благодаря более мощным источникам импульсов ArF-лазера . [15] 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 и высота поля. Ширина щели S, в свою очередь, ограничена количеством импульсов для создания дозы (n), деленным на частоту лазерных импульсов (f), при максимальной скорости сканирования V max соотношением S=V max *n/f. [13] При фиксированной частоте f и количестве 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 продукте twinscan-nxt1980di, инструменты иммерсионной литографии в настоящее время [ когда? ] могут похвастаться самой высокой производительностью (275 WPH), поскольку предназначены для крупносерийного производства. [16]
Предел разрешения для иммерсионного инструмента 1,35 NA, работающего на длине волны 193 нм, составляет 36 нм. Превышение этого предела до узлов менее 20 нм требует многократного шаблонирования . [17] В узлах литейного производства и памяти 20 нм и далее уже используются двойное и тройное шаблонирование [ когда? ] с иммерсионной литографией для самых плотных слоев.
{{cite web}}: |last=имеет общее название ( помощь )CS1 maint: multiple names: authors list (link)