半导体制造-光刻2

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1、SemiconductorManufacturingBasic光刻(2)第四章光刻(2)《半导体制造》SemiconductorManufacturingBasic光刻(2)浸入式光刻的原理和效果ArF浸入式光刻缩小透镜分辨率液回收液供给○波长：134nm的效果（折射率1.44的工件台场合）焦深○常规光刻的延伸浸入式介质扫描方向晶圆○主要课题介质ArF干式光刻●高NA曝光设备KrF浸入式光刻●浸没液内的气泡F干式光刻2●缺陷ArF浸入式光刻F浸入式光刻2PFPE：全氟聚醚175176浸入式光刻的效果焦深(以前的常规NA透

2、镜+干式曝光)干式浸入式以前的常规NA透镜浸入式中光进入光刻胶的入射角更锐→焦深增加干式浸入式焦深小浸入式中更有可能高NA透镜成像→高分辨率光刻胶177178焦深(以前的常规NA透镜+浸入式曝光)分辨率(高NA透镜+干式曝光)光刻胶入射角小由于透镜-空气界面的反射，分辨率没焦深增大有提高（NA＞1）179180《半导体制造》SemiconductorManufacturingBasic光刻(2)分辨率(高NA透镜+浸入式曝光)浸入式光刻的特点有可能以高分辨率实现微细图形的成像181182浸入式曝光90nm线条/间距图形的

3、焦深浸入式常规(干式)衬底水18318470nm线条/间距图形的焦深70nm线条图形的焦深干式干式焦点焦点浸入式浸入式（湿式）（湿式）用浸入式曝光提高焦深近2倍用浸入式曝光提高焦深近2倍185186《半导体制造》SemiconductorManufacturingBasic光刻(2)焦深/曝光宽容度的比较双光束干涉曝光ArF激光分光镜浸入式浸入式干式反射镜反射镜干式棱镜曝光宽容度[%]曝光宽容度[%]焦深[μm]焦深[μm]浸入式材料光刻胶(水)线条和间距线条水浸入式曝光使曝光宽容度增大原理上可分辨1/2波长　→浸入式光

4、刻时分辨率更能提高18718860nm线条/间距图形ArF浸入式光刻产生的光刻胶图形浸入式常规（干式）100nm节距L/S=50nm线条90nm节距L/S=45nm线条光刻胶189190高NA的分辨率-焦深效果高NA浸入式光刻产生的45nm光刻胶图形（NA1.2)45nm/节距90nm焦深(μm)分辨率半节距(nm)45nmL/S的焦深0.25μm对于45nm半节距需要1.2NA191192《半导体制造》SemiconductorManufacturingBasic光刻(2)浸入式反射折射光学系统用高折射率浸没液的32n

5、m线条/间距图形n=1.64@193nm多轴系统单轴系统JSRandCanon提供193194用高折射率浸没液的29.9nm高折射率浸没液举例：线条/间距图形磷酸（HPO）34折射率透镜：n＝1.6波长（nm）85％HPO　n=1.54（100nm厚）34195196用高折射率浸没液的68nm高NA浸入式光刻的课题线条/间距图形光学玻璃glassglassfluid浸没液nfluidResist光刻胶ResistNA=nglasssinθglass=nfluidsinθfluid=nResistsinθResist因为NA受

6、最小折射率限制，不但浸没液而且透镜都必须是高折射率材料（1.6以上）197198《半导体制造》SemiconductorManufacturingBasic光刻(2)高NA浸入式光刻必须的材料与浸入式光刻有关的不良图形水高折射率液体浸没液高折射率透镜材料图形崩塌CaF2透镜曲面成最后使用的透镜现有的聚合物镀膜高折射率聚合物光刻胶图形T-顶199200水向光刻胶内浸润光刻胶中的酸发生剂向浸没液中溶出膜的膨胀（ppth)PFBS水平[ppb]与水接触的时间（sec）停留时间[sec]水与光刻胶短时间接触浸渗而引起膜膨胀光刻胶

7、开始阶段酸发生剂溶出量大201202图形不良的原因采用上涂层的浸入式光刻没有上涂层有上涂层水向光刻胶浸渗光刻胶的酸发生剂、水抑制剂向水中溶出在光刻胶曝光处产生的酸、酸发生剂副产光刻胶品向水中溶解未曝光已曝光未曝光在光刻胶曝光处分解液体(水)上涂层的酸脱离剂向水中溶光刻胶解衬底203204《半导体制造》SemiconductorManufacturingBasic光刻(2)浸入式曝光中的缺陷缺陷分类（1）泡缺陷微粒水迹/污迹透镜水迹液体晶圆工件台污点气泡205206缺陷分类（2）产生缺陷的原因（图形变窄）微粒（小）水滴微桥

8、接ArF光束光刻胶暗节距变窄暗微粒（大）上涂层/光刻胶之间有水滴207208产生缺陷的原因（图形缺陷）缺陷的分类（归纳）种类形状原因水迹浸入式曝光后的水滴残留桥接上涂层缺陷图形生成后的缺陷污迹（污点）光刻胶中的酸发生剂溶出微粒环境中的杂质/由上涂层残留物引起曝光光线散射光刻胶中的酸发生剂溶