Эксперты: иммерсионная фотолитография пока побеждает EUV-литографию


Применение 193-нм фотолитографии для изготовления полупроводников стало неприемлемым, следующему поколению придется переходить на излучение с длиной волны 157 нм.

Джим Блэтчфорд (Jim Blatchford), начальник отдела предварительной обработки Texas Instrument, только что закончил переговоры по передовой 157-нм системе фотолитографии, но его все-таки тревожил факт отсутствия данных об успешном применении технологии, поэтому Блэтчфорд отправился в общество оптики и фотоники (SPIE) на конференцию, посвященную 157-нм литографии.

Однако по прибытии он был крайне удивлен, обнаружив полупустое помещение. За окном лил дождь и казалось необычным, что его монотонное постукивание не заглушалось шумом толпы. Со 157 нм, определенно, что-то было не так. 

«Я очень отчетливо это помню. Мы только что закончили переговоры по нашей установке на 157 нм, но когда я прибыл на конференцию SPIE 2004, посвященную этой технологии, в помещении почти никого не было. Стук дождя, барабанившего по крыше, звучал жутковато. Возникало ощущение, что что-то не так», – рассказал Блэтчфорд.

Эта тайна была раскрыта, когда Блэтчфорд понял, что почти все участники переместились на конференцию, посвященную иммерсионной 193-нм литографии, где организаторы убеждали собравшихся в том, что инженерам не обязательно рисковать при переходе на 157 нм. Все, что им нужно было сделать, – это погрузить в воду уменьшающую линзу, располагавшуюся ближе всего к пластине. Таким образом, более высокий показатель преломления жидкости (1,44) позволит повысить разрешающую способность, и использование 193 нм литографии станет возможным и в дальнейшем.

«Самым удивительным для меня было то, насколько быстро все приняли иммерсионную литографию, хотя она была предложена, всего лишь, как одна из возможных технологий», – подметил Блэтчфорд.

Излучение с длиной волны 193 нм имеет предел разрешающей способности порядка 65 нм, но с применением иммерсионной литографии при использовании того же источника излучения уже реализуются полупроводниковые процессы с технормой 40–45нм. (Источник: Nikon)

Длинная история иммерсионной оптики

Иммерсионная литография была так быстро принята, поскольку работает по проверенному принципу иммерсионной микроскопии, возникновение которой предсказал еще в XV веке английский естествоиспытатель Роберт Хук (Robert Hooke). В XVII веке Джованни Баттиста Амичи (Giovanni Battista Amici), итальянский астроном и оптик, впервые применил иммерсионный объектив. А в XX веке иммерсионная микроскопия была усовершенствована и причислена к наукам. 

Принцип действия заключается в преломлении света на границе с жидкой средой, аналогии с палочкой, которая изгибается в стакане с водой, – таким образом, при прохождении через иммерсионную линзу микроскопа получается увеличение изображения. Так же и в установке для литографии, когда излучение, проходя через уменьшающую оптику, попадает в жидкость, происходит сжатие изображения засчет изменения показателя преломления. Сегодня мы знаем, что объединение иммерсионной литографии с последовательным применением нескольких шаблонов для вытравливания одного слоя фоторезиста позволяет увеличить разрешение стандартной 193-нм литографии настолько, что ее можно применять вплоть до техпроцесса с нормой 32 нм. Таким образом, увеличивая число экспозиций и повышая показатель преломления иммерсионной жидкости, 193-нм литография может пройти весь путь масштабирования.

«Intel уже освоили 32 нм, применив тройное экспонирование, а многие инженеры утверждают, что увеличивая число экспозиций можно дойти до 14 нм, – говорит Блэтчфорд. – Есть и некоторые другие приемы, например, удвоение шага может сделать возможным применение иммерсионной литографии на 10 нм». 

Литография глубокого ультрафиолета (ЛГУ, EUV) все еще находится на стадии ​​разработки и многие полупроводниковые компании выразили готовность перехода на ЛГУ, но есть мнение, что применение 193-нм иммерсионной литографии в сочетании с мультиэкспонированием и жидкостью с более высоким показателем преломления сделает возможным масштабирование процесса полупроводников до техноогических норм в 8 нм в соответствии с международным планом по развитию полупроводниковой технологии (ITRS).

«Трудно сказать, потребует ли возможное возникновение новой революционной архитектуры уменьшения технорм кремния, выходящего за пределы текущего ITRS, – заявил Блэтчфорд. – Но Intel публично заявила о том, что при помощи иммерсионной литографии сможет реализовать масштабирование процесса в соответствии с ITRS, даже если ЛГУ никогда не заработает». 

Nikon, Canon и ASML почти уже десять лет много работают над тем, чтобы сделать ЛГУ доступной для коммерческого применения. Приходится работать с излучением с длиной волны порядка 10 нм, что теоретически позволило бы освоить процессы ниже 5 нм, а это уже соизмеримо с шириной всего нескольких молекул. Впрочем, к тому времени, развитие электроники на основе углерода, возможно, заставит нас пересмотреть подход к производственным необходимостям и проблемы литографии отступят перед решением задач по самоорганизации поатомной сборки по принципу «снизу-вверх».

Читайте также:
Intel видит техническую возможность производства 10-нм кристаллов
14 нм — очередная проверка закона Мура
IMEC о топологических нормах менее 15 нм
Закону Мура угрожают проблемы с реализацией метода EUV-литографии
Как «спасти» закон Мура?
Создан источник излучения для EUV-литографии
Чипы памяти при нормах ниже 20 нм будут использовать нанотрубки
ASML остается лидером на рынке литографического оборудования

Источник: EE Times

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *