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液浸リソグラフィーは、半導体製造においてリソグラフィー工程の解像度と精度を高めるために使用される技術である。露光中にレンズとウェハの間に液体媒体（通常は水）を使用する。空気よりも屈折率の高い液体を使用することで、液浸リソグラフィーではウェハ上に小さな特徴を作り出すことができる。[1]
液浸リソグラフィーは、最終レンズとウェーハ表面の間の通常の空気ギャップを、屈折率が1より大きい液体媒体に置き換えます。角度解像度は、液体の屈折率に等しい係数で増加します。現在の液浸リソグラフィーツールは、この液体に高度に精製された水を使用し、45ナノメートル未満のフィーチャサイズを実現します。[2]
背景
光リソグラフィーにおける特徴の解像能力は、画像装置の開口数に直接関係しており、開口数は、最大屈折角の正弦に光が通過する媒体の屈折率を掛けた値である。最高解像度の「ドライ」フォトリソグラフィー スキャナーのレンズは、境界がウェーハ表面とほぼ平行な円錐に光を集光する。これ以上の屈折で解像度を上げることは不可能なので、レンズとウェーハの間に屈折率の高い浸漬媒体を挿入することで解像度を上げる。ぼやけは媒体の屈折率に等しい係数で減少する。たとえば、波長 193 nm の紫外線を使用した水浸漬の場合、屈折率は 1.44 である。[3]
液浸リソグラフィーによる解像度の向上は、使用する材料によって異なりますが、約 30～40% です。ただし、[説明が必要]焦点深度、つまりウェーハ トポグラフィーの平坦性の許容範囲は、同じ解像度の対応する「ドライ」ツールと比較して改善されています。[4]
液浸リソグラフィーのアイデアは、1984年に高梨らによって特許を取得しました。[5]また、台湾のエンジニアであるバーン・J・リンによっても提案され、1980年代に実現されました。[6] 2004年に、IBMのシリコン技術ディレクターであるガヴァム・シャヒディは、IBMが水を通してフィルタリングされた光に基づくリソグラフィーを商品化する計画であると発表した。[7]
欠陥
欠陥の懸念、例えば残留水（ウォーターマーク）やレジストと水の接着力の低下（エアギャップまたは気泡）などの懸念から、フォトレジストの上に直接トップコート層を使用することが検討されています。[8]このトップコートは、液体媒体とフォトレジスト間の化学拡散に対するバリアとして機能します。さらに、液体とトップコートの界面は、ウォーターマークの削減のために最適化されます。同時に、トップコートの使用による欠陥は回避されるはずです。
2005年時点では、トップコートは特に高NA（NA>1）の場合の反射防止コーティングとして使用するために調整されていました。 [9]
2008年までに、液浸リソグラフィーで印刷されたウェーハ上の欠陥数はゼロレベルに達しました。[10]
分極の影響
2000年時点では、フォトレジストの干渉角が大きいことによる偏光効果は、特徴が40nmに近づくにつれて考慮されるようになりました。[11]そのため、理想的なラインスペースイメージングのためには、照明源を極照明と一致するように方位偏光させる必要があります。[12]
スループット
1996 年の時点では、これはステージ速度の高速化によって達成されていましたが、[13] [14]、2013 年の時点では、より高出力のArF レーザーパルス源によってそれが可能になりました。[15]具体的には、スループットはステージ速度 V に正比例し、ステージ速度 V は線量 D と長方形のスリット幅 S およびスリット強度 I ss (パルス電力に直接関連する) と関連しており、V=I ss *S/D となります。スリットの高さはフィールドの高さと同じです。スリット幅 S は、最大スキャン速度 V maxでの線量 (n) を作成するためのパルス数をレーザーパルスの周波数 (f) で割った値によってS=V max *n/f で制限されます。[13]周波数 f とパルス数 n が固定されている場合、スリット幅は最大ステージ速度に比例します。したがって、特定の線量でのスループットは、最大ステージ速度の増加とパルス電力の増加によって向上します。
ASMLのtwinscan-nxt1980diに関する製品情報によると、液浸リソグラフィーツールは現在[いつ? ]大量生産をターゲットとした最高のスループット（275 WPH）を誇っています。[16]
多重パターン化
193nmの波長で動作する1.35NA液浸ツールの解像度限界は36nmです。この限界を超えて20nm未満のノードに進むには、複数のパターン形成が必要です。 [ 17 ] 20nmファウンドリおよびメモリノード以上では、最も密度の高い層に液浸リソグラフィーを使用したダブルパターン形成とトリプルパターン形成がすでに使用されています。
参照
参考文献
- ^ Flagello, Donis (2004-01-01). 「液浸リソグラフィーの利点と限界」. Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS . 3 (1): 104. Bibcode :2004JMM&M...3..104M. doi :10.1117/1.1636768. ISSN 1932-5150.
- ^ 「DailyTech - IDF09 Intel が初の 22nm チップをデモ、ダイ シュリンク ロードマップについて説明」。2010 年 8 月 28 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年 12 月 7 日閲覧。
- ^ Smith, Bruce W.; Kang, Hoyoung; Bourov, Anatoly; Cropanese, Frank; Fan, Yongfa (2003-06-26). 「45nmノード向け水浸光リソグラフィー」。Yen, Anthony (編)。Optical Microlithography XVI。Vol . 5040。SPIE。pp. 679–689。Bibcode :2003SPIE.5040..679S。doi :10.1117/12.485489。
- ^ BJ Lin, J. Microlith Microfab. Microsyst. 1, 7 (2002).
- ^ A. 高梨、T. 原田、M. 明山、Y. 近藤、T. カロサキ、S. 国吉、S. 保坂、および Y. カワムラ、米国特許第 4,480,910 号 (1984 年)
- ^ Burn J. Lin (1987). 「サブハーフマイクロメートル光リソグラフィーの将来」Microelectronic Engineering 6 , 31–51
- ^ 「チップスのまったく新しい世界」。ビジネスウィーク。2011年2月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Y. Wei および RL Brainard、「193 nm 液浸リソグラフィーの高度なプロセス」、(c) SPIE 2009、Ch.6。
- ^ JC Jungら、Proc. SPIE 5753 (2005)。
- ^ B. Rathsack et al.、Proc. SPIE 6924、69244W (2008)。
- ^ C. ワグナーら。、Proc.スパイ vol. 4000、344〜357ページ（2000年）。
- ^ BW Smith、LV Zavyalova、A. Estroff、Proc. SPIE 5377 (2004)。
- ^ ab "MA van den Brink et al., Proc. SPIE 2726, 734 (1996)" (PDF) . 2017年8月9日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2018年7月16日閲覧。
- ^ I. Bouchomsら、Proc.スパイ 8326、83260L (2012)
- ^ Inc、Rostislav Rokitski、R. Rafac、R. Dubi、J. Thornes、J. melchior、T. Cacouris、M. Haviland、D. Brown、Cymer (2013)。「120W ArFiレーザーにより高線量リソグラフィーが可能に」。www.photonics.com 。 2022年11月9日閲覧。
{{cite web}}:|last=一般的な名前があります (ヘルプ)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ 「ASML NXT:1980Diリソグラフィーシステム」www.asml.com . nd . 2022年11月9日閲覧。
- ^ Haley, G. (2023). 193i リソグラフィーが再び注目を集める。半導体エンジニアリング。https://semiengineering.com/193i-lithography-takes-center-stage-again から取得