Immersionslithographie

Immersionslithographie

In diesem Artikel werden Immersionslithographietechniken beschrieben, die zur Erhöhung der Auflösung von Lithographiemaschinen eingesetzt werden.

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Chipherstellung: Die Entwicklung der Lithographie
Seit mehr als einem halben Jahrhundert treibt das Mooresche Gesetz die Entwicklung der Halbleitertechnologie voran, doch wenn die Wellenlänge der Lichtquelle der Lithographiemaschine bei 193 nm bleibt und der Chipprozess auf 65 nm reduziert wird, gerät das Mooresche Gesetz vor Herausforderungen. Einige Lithografie-Giganten haben sich für eine konservative Strategie entschieden und setzen ihre Hoffnungen auf die Trockenlithografie-Technologie mit einer Wellenlänge von 157 nm für F2-Excimer-Lichtquellen. Im Jahr 2002 wurde die Idee der Immersionslithographie vorgeschlagen, bei der die Lichtbrechung in einer Flüssigkeit durch die Verwendung von Wasser als Medium weiter reduziert wurde.

Eine Methode zur Erhöhung der NA der numerischen Apertur
Die Erhöhung der Auflösung einer Lithographiemaschine hängt von zwei Hauptfaktoren ab: der Wellenlänge der Lichtquelle (λ) und der numerischen Apertur (NA) des Projektionsobjektivs. Gemäß dem Rayleigh-Kriterium kann die Auflösung R der Lithographiemaschine durch die Formel R=k1⋅λ/NA ausgedrückt werden, wobei k1 der Prozessfaktor ist. Wenn daher die Wellenlänge der Lichtquelle festgelegt ist, ist die Erhöhung der NA der numerischen Apertur der Schlüssel zur Verbesserung der Auflösung. Es gibt im Wesentlichen zwei Möglichkeiten, die NA zu erhöhen: durch Vergrößerung des Objektivdurchmessers und durch den Einsatz von Immersionstechniken.

Immersionslithographie
Das Herzstück der Immersionslithographie ist die Verwendung einer Flüssigkeit mit einem hohen Brechungsindex (typischerweise entionisiertes Wasser), um den Luftspalt zwischen dem Projektionsobjektiv und dem Wafer zu ersetzen. Die Wellenlänge des Lichts im ArF-Lithographiegerät beträgt 193 nm und der Brechungsindex n: Luft=1, Wasser=1,44, was bedeutet, dass der Brechungswinkel des vom Projektionsobjektiv emittierten Lichts gleich ist nach Eintritt in das wässrige Medium deutlich reduziert werden. Durch diese Änderung können mehr Beugungskomponenten höherer Ordnung in den Bildgebungsprozess einbezogen werden, was die Lithographieauflösung effektiv verbessert. Insbesondere wird die ursprüngliche Wellenlänge von 193 nm ArF-Licht in Wasser auf 134 nm geändert, wodurch die Wellenlänge effektiv reduziert wird, die nicht nur niedriger ist als die 157 nm der F2-Excimer-Lichtquelle, sondern auch besser mit bestehenden Herstellungsprozessen kompatibel ist.

Vorteilhafte Auflösungsverbesserung:Die Auflösung der Lithographiemaschine wurde durch die Immersionstechnologie erheblich verbessert, wodurch Chips mit kleineren Strukturgrößen hergestellt werden können. Kostengünstig: Immersionslithographie ist kostengünstiger und lässt sich einfacher auf bestehende Chipherstellungen anwenden als die Verwendung von Lichtquellen mit kürzerer Wellenlänge, wie z. B. F2-Excimer-Lichtquellen. Technologiereife: Die Immersionslithographie-Technologie hat sich seit vielen Jahren in der Praxis bewährt und ist ausgereifter und stabiler.vvvvvvv