Neueste Semiconductor Lithography Entwicklungen !!

Einführung

Moore ?? s Gesetz hat das Wachstum der Halbleiterindustrie bestimmt. Der wichtigste Faktor, der Herstellung komplexer Geräte zu niedrigeren Kosten Lithographie. Optische Lithographie wurde, um die physikalische Grenze erreicht und führt daher zu der Entwicklung von alternativen Techniken. Immersionslithografie hat das Interesse an der Forschung der Industrie vor kurzem angezogen. Von anderen Alternativen betrachten viele extreme Ultraviolett-Lithographie und Nano-Imprint-Lithographie als mögliche Nachfolger für die optische Lithographie. Schließlich analysieren wir auch das Potenzial der Röntgenlithographie und Elektronenstrahllithographie als mögliche Kandidaten.

Immersionslithographie

Die Einzigartigkeit über Eint Lithography wird in dem Ersatz von Luft mit Reinstwasser als Medium zwischen der Linse und dem Wafer zu sehen. Dies drückt die physikalischen Grenzen der NA für die Belichtungssysteme über NA = 1 für Luft, die folgende Beziehung gegeben: NA = n sin alpha = d / 2f. Ultrareines Wasser ist sehr gut geeignet, da sie einen Brechungsindex von 1,47 hat, Absorption von

Extreme Ultraviolett-Lithographie

EUVL verwendet Lichtquellen mit einer Wellenlänge von 10 mal kürzer als die aktuelle Wellenlängen. Dies wird möglich, die Herstellung von Schaltungsleitungen kleiner als 0,1 Mikrometer in der Breite machen, erweiterbar auf unter 30 nm. EUVL Masken sind reflektierende Masken, mit einem gemusterten Absorber von Strahlung EUV angeordnet auf der Oberseite eines Reflektors ML abgeschieden auf einem robusten und festen Substrat, wie beispielsweise einem Siliziumwafer. Die wichtigste Anforderung ist eine Maske, die im Wesentlichen keine Defekte zu machen. Die starke Absorption von EUV-Strahlung von allen Materialien stellt das Hauptproblem in einer zufriedenstellenden Photoresist für die EUV-Lithographie zu entwickeln. . Die dünne Schicht Bildgebung ist bereits eine ausgereifte Technologie, also widerstehen, ist nicht mehr ein kritisches Thema. Gedruckte Linien so klein wie 50 nm in Photoresist wurde bereits erreicht.

Die Virtuelle National Laboratory gebildet von den drei Labors – Lawrence Livermore, Lawrence Berkeley, und Sandia / Kalifornien, entwickelt und gebaut ein Prototyp extreme Ultraviolett-Lithographie-System den technischen Prüfstand genannt. Das ETS produziert Testmuster mit einer Leitung-zu-Abstand-Verhältnis von 1: 1 mit hoher Genauigkeit bis auf Linienbreiten von 70 nm mit seiner Set-2-Optik. Durch die Einstellung des Beleuchtungsmusters und die Belichtungsdosis, bedruckt das Team weniger dicht beieinander liegenden Linien mit einer Breite bis zu 39 nm. Es ist somit in der Lage, die Produktionsanforderungen für Chips mit 1 Milliarde Transistoren und bis in die Jahre 2007 bis 2010 Set zu treffen.

X-ray Lithography

Die grundlegende Aufbau eines typischen XRL-System ist durch ein Synchrotron als Röntgenstrahlquelle. Synchrotron-basierte XRL bietet eine breite Belichtungsdosisfenster, die in ULSI Fertigung sehr wichtig ist. Unempfindlichkeit gegen Staub ist ein weiterer Vorteil, die die Menge an Musterdefekte beeinflussen. Die Quelle ist eine elektromagnetische Welle, die erzeugt wird, wenn hochenergetische Elektronen beschleunigt werden. Um x ray Absorption zu minimieren, wird das Maskensubstrat aus einer dünnen Membran, bestehend aus Materialien mit einer niedrigen Ordnungszahl hergestellt. Das Problem dieser Methode in Bezug ist hier, dass ein Bedarf an einer Überlagerungsgenauigkeit ist, die die Anforderungen von Unter -0,1-um ULSI Fertigung gerecht wird, während ein anderes Thema Durchsatz ist. Durch geeignete des mittleren Wellenlänge Wahl Nähe Röntgenlithographie zu 50 nm erweitert werden kann, relativ große Maske / Wafer-Lücken verwendet. Dies kann durch Erhöhen der Energie des Speicherrings, Verringern der Einfallswinkel auf den Spiegel-Strahllinie erreicht werden, und eine Diamantmaskensubstrat verwendet. Eine Erhöhung der mittleren Energie auf 2,6 bis 2.7keV ermöglicht das Drucken von kleineren Merkmalen bis zu 35 nm durch ein härteres Spektrum verwenden, die Auswahl der geeigneten Materialien für die Maske und das Resist bei dieser hohen Energien die Übertragung und Absorption entsprechen.

Elektronenstrahllithografie

Die Elektronenstrahl-Lithographie gilt Methode das direkte Schreiben Elektronenstrahl über verschiedene Materialoberfläche bedeckt zu scannen mit Resist-Film auf den gewünschten umfangreiche Muster auf den Substraten erstellen. Aufgrund der hohen Energie Elektronenstrahls, beseitigt vollständig die Beugungswirkung; jedoch kann es Schäden an dem Substratmaterial zu machen. Die Auflösung wird nun durch Abbildungsfehler der Elektronenoptik und Streueffekte begrenzt, die schwerer ist. Durch Streuung Effekt-Korrektur kann eine Auflösung über 10-20nm erreichen. Da die Mustererzeugung durch Computer Aided Design gesteuert durch Abtasten der Oberfläche Pixel für Pixel durchgeführt wird, führt dies sehr geringer Geschwindigkeit, so sehr geringen Durchsatz. Obwohl diese E-Strahl nicht das direkte Schreiben einer Maske erfordern in der Regel eine Menge für spezifische Material, empfindliche Ausrüstung Kosten Kosten und häufig unterhält in der Regel sehr teuer und bis zu Millionen von Dollar, wodurch die Massenproduktion wirtschaftlich ungünstig ist. Diese Geschwindigkeit und Kostenerwägungen begrenzen ihre Anwendung in der kommerziellen Massenproduktion für 50 nm Strukturgröße, obwohl es eine hohe Auflösung hat. Stattdessen wird diese Technik verwendet hochwertige Maske mit guter Auflösung zu produzieren und auch weit verbreitet in der Forschung verwendet.

Nanoimprintlithographie

NIL schafft ein Reliefmuster widerstehen, indem der Resist physikalischen Form mit Präge Verformen statt Modifizieren der chemischen Struktur mit Strahlung widerstehen oder das Muster durch Selbstorganisation zu schaffen. Das Muster wird dann in das Material übertragen geätzt werden unter Verwendung des Resists als Maske. Der entscheidende Vorteil dieser lithographischen Technik ist die Fähigkeit, Musterunter 25 nm-Strukturen über eine große Fläche mit einem hohen Durchsatz und kostengünstig. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithographieverfahren, Prägelithografie selbst verwendet keine energetischen Strahlen. Daher Nanoimprintlithographie ?? s Auflösung wird durch die Auswirkungen der Welle Beugung, Streuung und Interferenz in einem Resist und Rückstreu von einem Substrat beschränkt.

Es gibt zwei Zuführungen kürzlich in dieser Technologie. Eine neue UV basierend Nanoimprint-Lithographie wurde auf AMO als attraktive Alternative zur Heißprägetechnik entwickelt und demonstriert. Der niedrige Druck kann Linien Polymer produzieren nur 7 nm breit mit einem Abstand von nur 14 nm widerstehen. Die Technik produzierte auch zuverlässige Ergebnisse über den gesamten Bereich von einem 4-Zoll-Wafer.

Vergleich

In der vielversprechendsten Technologie wählen, die für 50nm Strukturgröße ermöglichen könnte, und unten, als wir die folgenden Faktoren bei unserer Entscheidung. Sie sind die Kosten der Technologie, der Durchsatz des Verfahrens, die Menge von Bedingungen, die es im Moment zugewandten und die Möglichkeit der Technologie 50nm Merkmalsgröße zu erzeugen.