stringtranslate.com

Иммерсионная литография

При иммерсионной литографии свет проходит через систему линз, а затем через емкость с водой, прежде чем достичь фоторезиста на поверхности пластины.

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]

Фон

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. [3]

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. [4]

Идея иммерсионной литографии была запатентована в 1984 году Таканаши и др. [5] Она также была предложена тайваньским инженером Берном Дж. Лином и реализована в 1980-х годах. [6] В 2004 году директор по кремниевым технологиям IBM Гавам Шахиди объявил, что IBM планирует коммерциализировать литографию, основанную на свете, отфильтрованном через воду. [7]

Дефекты

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]

Поляризационные воздействия

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]

Пропускная способность

Пропускная способность инструментов иммерсионной литографии в зависимости от дозы. Пропускная способность в зависимости от дозы сравнивается для различных мощностей импульса при одинаковой ширине щели.

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]

Множественное моделирование

Двойной шаблон с разделением по высоте. Двойной шаблон с разделением по высоте включает назначение смежных элементов разным маскам, обозначенным разными цветами.
Тройной паттерн с разделением высоты тона. Тройной паттерн с разделением высоты тона включает назначение смежных элементов 3 различным маскам с использованием трех цветов.

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.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Флагелло, Донис (2004-01-01). "Преимущества и ограничения иммерсионной литографии". Журнал микро/нанолитографии, MEMS и MOEMS . 3 (1): 104. Bibcode : 2004JMM&M...3..104M. doi : 10.1117/1.1636768. ISSN  1932-5150.
  2. ^ "DailyTech - IDF09 Intel демонстрирует первые 22-нм чипы, обсуждает дорожную карту уменьшения кристалла". Архивировано из оригинала 28-08-2010 . Получено 07-12-2009 .
  3. ^ Смит, Брюс В.; Канг, Хойонг; Буров, Анатолий; Кропанезе, Фрэнк; Фань, Йонгфа (2003-06-26). «Водная иммерсионная оптическая литография для 45-нм узла». В Йен, Энтони (ред.). Оптическая микролитография XVI . Т. 5040. SPIE. стр. 679–689. Bibcode : 2003SPIE.5040..679S. doi : 10.1117/12.485489.
  4. ^ BJ Lin, J. Microlith Microfab. Микросистема 1, 7 (2002).
  5. ^ А. Таканаси, Т. Харада, М. Акеяма, Ю. Кондо, Т. Каросаки, С. Куниёси, С. Хосака и Ю. Кавамура, Патент США № 4,480,910 (1984).
  6. ^ Берн Дж. Лин (1987). «Будущее субполумикрометровой оптической литографии». Микроэлектронная инженерия 6 , 31–51
  7. ^ "A Whole New World of Chips". Business Week . Архивировано из оригинала 2011-02-21.
  8. ^ Y. Wei и RL Brainard, Усовершенствованные процессы для иммерсионной литографии 193 нм, (c) SPIE 2009, гл. 6.
  9. ^ JC Jung et al., Proc. ШПИОН 5753 (2005).
  10. ^ Б. Ратсак и др., Proc. ШПИЕ 6924, 69244W (2008 г.).
  11. ^ К. Вагнер и др. , учеб. SPIE том. 4000, стр. 344-357 (2000).
  12. ^ Б. В. Смит, Л. В. Завьялова и А. Эстрофф, Proc. SPIE 5377 (2004).
  13. ^ ab "MA van den Brink et al., Proc. SPIE 2726, 734 (1996)" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2017-08-09 . Получено 2018-07-16 .
  14. ^ И. Бушомс и др., Proc. ШПИЕ 8326, 83260Л (2012 г.)
  15. ^ Inc, Ростислав Рокитский, Р. Рафак, Р. Дуби, Дж. Торнс, Дж. Мельхиор, Т. Какурис, М. Хэвиленд и Д. Браун, Саймер (2013). «120-ваттный ArFi-лазер делает возможной литографию с более высокой дозой». www.photonics.com . Получено 09.11.2022 . {{cite web}}: |last=имеет общее название ( помощь )CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  16. ^ "Система литографии ASML NXT:1980Di". www.asml.com . nd . Получено 2022-11-09 .
  17. ^ Хейли, Г. (2023). 193i Lithography Takes Center Stage...Again. Полупроводниковая инженерия. Получено с https://semiengineering.com/193i-lithography-takes-center-stage-again