액침 리소그래피

Immersion lithography
침지 리소그래피에서 빛은 렌즈 시스템을 통해 아래로 이동한 다음 웨이퍼 위에 있는 포토 레지스트에 도달합니다.

액침 리소그래피는 최종 렌즈와 웨이퍼 표면 사이의 통상적인 공극을 굴절률이 1보다 큰 액체로 대체하는 집적회로(IC) 제조용 포토 리소그래피 해상도 향상 기법입니다.분해능은 액체의 굴절률과 같은 계수만큼 증가한다.현재의 침지 리소그래피 툴은 이 액체에 고순도수를 사용해 45나노미터 [1]이하의 피처 사이즈를 실현하고 있다.ASML과 니콘은 현재 유일한 몰입 리소그래피 시스템 제조업체입니다.

몰입 리소그래피 아이디어는 대만 엔지니어 번 J. 린에 의해 처음 제안되었고 1980년대에 [2]실현되었다.같은 해, IBM의 실리콘 기술 담당 이사인 Ghavam Shahidi는 IBM이 [3]물을 통해 여과된 빛에 기반한 리소그래피를 상용화할 계획이라고 발표했습니다.여러 패턴 처리를 통해 몰입 리소그래피가 20nm 미만의 노드로 확장되고 있습니다.

광학 리소그래피에서 특징을 해결하는 능력은 이미지 장치의 숫자 구멍과 직접 관련이 있습니다. 숫자 구멍은 빛이 통과하는 매체의 굴절률을 곱한 최대 굴절각의 사인입니다.최고 해상도의 "건식" 포토 리소그래피 스캐너의 렌즈는 웨이퍼 표면과 거의 평행한 경계의 원뿔에 빛을 집중시킵니다.더 이상의 굴절에 의해 분해능을 높이는 것은 불가능하기 때문에 렌즈와 웨이퍼 사이에 굴절률이 높은 침지매체를 삽입함으로써 추가 분해능을 얻을 수 있다.매체의 굴절률과 동일한 인자에 의해 흐림이 감소한다.예를 들어 193nm 파장의 자외선을 이용한 물침몰의 경우 굴절률은 1.44이다.

액침 리소그래피의 해상도는 약 30~40% 향상됩니다(사용하는 재료에 따라 다름).그러나 [clarification needed]초점 깊이 또는 웨이퍼 지형 평탄도의 허용 오차는 동일한 [4]분해능에서 해당하는 "건식" 도구에 비해 개선됩니다.

결함들

예를 들어 남은 물(워터마크)과 레지스트-수분 접착력 손실(공기 간극 또는 거품)과 같은 결함 우려로 인해 포토 [5]레지스트의 바로 위에 탑코트 층을 사용하는 것이 고려되었다.이 탑코트는 액체 배지와 포토레지스트 사이의 화학적 확산을 차단하는 역할을 합니다.또한 액체와 탑코트 사이의 계면은 워터마크 감소를 위해 최적화됩니다.동시에 탑코트 사용으로 인한 결함을 피해야 합니다.

탑코트는 특히 Hyper-NA([6]NA>1)의 경우 반사 방지 코팅으로 사용하도록 조정되었다.

2008년에는 액침 리소그래피로 인쇄된 웨이퍼의 결함 수가 [7]0레벨에 도달했습니다.

편광의 영향

포토 레지스트의 높은 간섭 각도로 인한 편광 효과도 특징들이 40 [8]nm에 가까워짐에 따라 고려해야 한다.따라서 이상적인 라인 공간 [9]이미징을 위해 극 조명에 일치하도록 일반적으로 광원을 방위 편광해야 한다.

스루풋

액침 리소그래피 도구의 처리량 대 선량.throughput 대 dose는 동일한 슬릿 폭의 다른 펄스 파워와 비교됩니다.

대량 [10]제조를 목표로 하는 몰입 리소그래피 도구는 현재 가장 높은 스루풋(275 WPH)을 자랑합니다.이는 높은 스테이지 속도를 [11][12]통해 달성되며, 이는 고출력 ArF 레이저 펄스 [13]소스에 의해 허용됩니다.구체적으로는 스루풋은 V=Iss*S/D만큼 선량 D와 직사각형ss 슬릿폭 S 및 슬릿강도 I(펄스파워와 직결)에 관련된 스테이지속도 V에 정비례한다.슬릿 높이는 필드 높이와 동일합니다.슬릿폭 S는 최대 주사속도 V에서max 선량 n을 레이저 펄스 주파수 f로 나눈 펄스 수로 제한된다max.[11]고정 주파수 f 및 펄스 수 n에서는 슬릿 폭은 최대 스테이지 속도에 비례한다.따라서 최대 스테이지 속도를 높이고 펄스 파워를 증가시킴으로써 소정의 선량에서의 throughput이 향상된다.

다중 패턴 처리

피치 분할에 의한 더블 패턴.피치 분할에 의한 더블 패턴 작성에는, 다른 색상으로 나타나는 다른 마스크에 인접 피쳐를 할당하는 것이 포함됩니다.
피치 분할에 의한 트리플 패턴.피치 분할에 의한 트리플 패턴 작성은 3가지 다른 마스크에 3가지 색상을 사용하여 인접 피쳐를 할당하는 것을 포함합니다.

193 nm 파장에서 작동하는 1.35 NA 침지 공구의 분해능 한계는 36 nm입니다.하프피치로 이 제한을 초과하려면 여러 가지 패턴이 필요합니다.20nm 주조 공장 및 메모리 노드 이상에서는 이미 가장 밀도가 높은 층에 대한 몰입 리소그래피와 함께 이중 패터닝 및 삼중 패터닝이 사용되고 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ "DailyTech - IDF09 Intel Demonstrates First 22nm Chips Discusses Die Shrink Roadmap". Archived from the original on 2010-08-28. Retrieved 2009-12-07.
  2. ^ J. Lin(1987)을 불태워라."반마이크로미터 이하의 광학 리소그래피의 미래"마이크로일렉트로닉스 엔지니어링 6, 31-51
  3. ^ "A Whole New World of Chips". Business Week. Archived from the original on 2011-02-21.
  4. ^ B. J. Lin, J. Microlith Microfab.마이크로시스템. 1, 7 (2002)
  5. ^ Y. Wei 및 R. L. Brainard, 193-nm 몰입 리소그래피를 위한 고급 프로세스, (c) SPIE 2009, Ch.6.
  6. ^ J. C. Jung et al., Proc.SPIE 5753 (2005)
  7. ^ B. Rathsack et al., Proc.SPIE 6924, 69244W(2008)
  8. ^ C. 와그너 외, 검사SPIE 볼륨4000, 페이지 344-357(2000).
  9. ^ B. W. Smith, L. V. Zavyalova, A.에스트로프, 검사님SPIE 5377 (2004)
  10. ^ NXT: 1980Di
  11. ^ a b M. A. 반 덴 브링크 외, 검사SPIE 2726, 734(1996)
  12. ^ I. Bouchoms et al., Proc.SPIE 8326, 83260L (2012)
  13. ^ Cymer 120W ArFi 소스