浸沒式光刻原理淺析

沉浸式光刻技術(shù)是在傳統(tǒng)的光刻技術(shù)中，其鏡頭與光刻膠之間的介質(zhì)是空氣，而所謂浸入式技術(shù)是將空氣介質(zhì)換成液體。實(shí)際上，浸入式技術(shù)利用光通過(guò)液體介質(zhì)后光源波長(zhǎng)縮短來(lái)提高分辨率，其縮短的倍率即為液體介質(zhì)的折射率。

浸沒式光刻技術(shù)也稱為浸入式光刻技術(shù)。一般特指193nm浸入式光刻技術(shù)。在浸入式光刻技術(shù)之前，繼436nm、365nm、248nm之后，采用的是193nm干式光刻技術(shù)，但在65 納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)上遇到了困難，試驗(yàn)了很多技術(shù)但都無(wú)法很好的突破這一難題。

到2002年底浸入式技術(shù)迅速成為光刻技術(shù)中的新寵，而此前業(yè)界并沒有認(rèn)為浸入式技術(shù)有如此大的功效。此技術(shù)在原來(lái)的193nm干式光刻技術(shù)平臺(tái)之上，因?yàn)榇朔N技術(shù)的原理清晰及配合現(xiàn)有的光刻技術(shù)變動(dòng)不大，獲得了人們的極大贊賞。

浸沒式光刻的原理

浸沒式光刻技術(shù)需要在光刻機(jī)投影物鏡最后一個(gè)透鏡的下表面與硅片上的光刻膠之間充滿高折射率的液體。浸沒式光刻機(jī)工作時(shí)并不是把晶圓完全浸沒在水中，而只是在曝光區(qū)域與光刻機(jī)透鏡之間充滿水。光刻機(jī)的鏡頭必須特殊設(shè)計(jì)，以保證水隨著光刻機(jī)在晶圓表面做步進(jìn)-掃描運(yùn)動(dòng)，沒有泄露;水中沒有氣泡和顆粒。在193nm波長(zhǎng)下，水的折射率是1.44，可以實(shí)現(xiàn)NA大于1。

浸沒式光刻的難點(diǎn)有哪些?

雖然浸入式光刻已受到很大的關(guān)注，但仍面臨巨大挑戰(zhàn)，浸入式光刻的挑戰(zhàn)在于控制由于浸入環(huán)境引起的缺陷，包括氣泡和污染;抗蝕劑與流體或面漆的相容性，以及面漆的發(fā)展;抗蝕劑的折射指數(shù)大于1.8;折射指數(shù)大于1.65的流體滿足粘度、吸收和流體循環(huán)要求;折射指數(shù)大于1.65的透鏡材料滿足透鏡設(shè)計(jì)的吸收和雙折射要求。

光蝕刻系統(tǒng)制造的精細(xì)程度取決于很多因素。但是實(shí)現(xiàn)跨越性進(jìn)步的有效方法是降低使用光源的波長(zhǎng)，光刻機(jī)廠商們就是這么做的，他們將晶圓曝光工具從人眼可見的藍(lán)光端開始逐漸減小波長(zhǎng)，直到光譜上的紫外線端。

如今，EUV技術(shù)慢慢開始替代了一部分的浸沒式光刻，EUV技術(shù)以波長(zhǎng)為10-14納米的極紫外光作為光源的光刻技術(shù)。具體為采用波長(zhǎng)為13.4nm 的紫外線。極紫外線就是指需要通過(guò)通電激發(fā)紫外線管的K極然后放射出紫外線。EUV光刻采用波長(zhǎng)為10-14納米的極紫外光作為光源，可使曝光波長(zhǎng)一下子降到13.5nm，它能夠把光刻技術(shù)擴(kuò)展到32nm以下的特征尺寸。EUV光刻所能提供的高分辨率已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。光刻機(jī)供應(yīng)商已經(jīng)分別實(shí)現(xiàn)了20nm和14nm節(jié)點(diǎn)的SRAM的曝光，并與193i曝光的結(jié)果做了對(duì)比。顯然，即使是使用研發(fā)機(jī)臺(tái)，EUV曝光的分辨率也遠(yuǎn)好于193i。14nm節(jié)點(diǎn)圖形的曝光聚焦深度能到達(dá)250nm以上。