ليثوغرافيا الغمر

في ليثوغرافيا الغمر، ينتقل الضوء لأسفل عبر نظام من العدسات ثم بركة من الماء قبل أن يصل إلى مقاوم الضوء أعلى رقاقة.

ليثوغرافيا الغمر (إنگليزية: Immersion lithography)، هي تقنية ليثوغرافيا ضوئية تحسين الدقة لتصنيع الدوائر المتكاملة (ICs) التي تستبدل الفجوة الهوائية المعتادة بين العدسة النهائية وسطح الرقاقة بوسط سائل يحتوي على معامل انكسار أكبر من واحد. تتم زيادة الدقة بعامل يساوي معامل انكسار السائل. تستخدم أدوات الليثوغرافيا الحالية مياهاً نقية للغاية لهذا السائل، مما يحقق أحجام خصائص أقل من 45 نانومتر.^[1] ASML ونيكون هما حالياً المصنع الوحيد لأنظمة ليثوغرافيا الغمر.

أُقترحت فكرة ليثوغرافيا الغمر لأول مرة من قبل المهندس التايواني برن ج. لين وتحققت على أرض الواقع في الثمانينيات.^[2] بدأت شركة TSMC الإنتاج التجاري عقد أشباه الموصلات 90 نانومتر باستخدام ليثوغرافيا الغمر عام 2004.^[3] في العام نفسه، أعلن قوام شاهدي، مدير آي بي إم لتكنولوجيا السليكون، أن آي بي إم تخطط لتسويق الليثوغرافيا المعتمدة على الضوء المرشح عبر المياه.^[4] يتم الآن توسعة ليثوغرافيا الغمر لتشمل عقد أقل من 20 نانومتر من خلال استخدام النمذجة المتعددة.

ترتبط القدرة على حل الخصائص في الليثوغرافيا الضوئية ارتباطًا مباشرًا بالفتح العددية لمعدات التصوير، والفتحة العددية هي جيب الزاوية القصوى للانكسار مضروبة في معامل الانكسار للوسط الذي ينتقل من خلاله الضوء. تركز العدسات في الماسحات الضوئية "الجافة" ذات الدقة العالية على الضوء في مخروط تكون حدوده موازية تقريبًا لسطح الرقاقة. نظرًا لأنه من المستحيل زيادة الدقة عن طريق المزيد من الانكسار، يتم الحصول على دقة إضافية عن طريق إدخال وسط غمر بمؤشر انكسار أعلى بين العدسة والرقاقة. يتم تقليل التشويش بعامل يساوي معامل الانكسار للوسط. على سبيل المثال، بالنسبة للغمر في الماء باستخدام الضوء فوق البنفسجي بطول موجي يبلغ 193 نانومتر، يكون مؤشر الانكسار 1.44.

تبلغ نسبة تحسين دقة ليثوغرافيا الغمر حوالي 30-40% (حسب المواد المستخدمة). ومع ذلك، ^{[مطلوب توضيح]} تم تحسين عمق التركيز، أو التحمل في تسطيح طبوغرافيا الرقاقة، مقارنةً بالأداة "الجافة" المقابلة بنفس الدقة.^[5]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

العيوب

أدت المخاوف بشأن العيوب، على سبيل المثال، الماء المتخلف (العلامات المائية) وفقدان التصاق مقاومة الماء (الفجوة الهوائية أو الفقاعات)، إلى اعتبارات استخدام طبقة طلاء علوية مباشرة أعلى مقاوم الضوء.^[6] سيكون هذا الغطاء الخفيف بمثابة حاجز للانتشار الكيميائي بين الوسط السائل ومقاوم الضوء. بالإضافة إلى ذلك، سيتم تحسين الواجهة بين السائل والطبقة العلوية لتقليل العلامة المائية. في الوقت نفسه، يجب تجنب العيوب الناتجة عن استخدام الغطاء الخفيف.

تم الآن ضبط الأغطية العلوية لاستخدامها كطلاءات مضادة للانعكاس، خاصة للحالات المفرطةNA (NA> 1).^[7]

بحلول عام 2008، وصل عدد العيوب على الرقاقات المطبوعة بواسطة الطباعة الحجرية الغاطسة إلى مستوى الصفر.^[8]

تأثيرات الاستقطاب

يجب أيضًا اعتبار تأثيرات الاستقطاب الناتجة عن الزوايا العالية للتداخل في مقاوم الضوء على أنها خصائص تقترب من 40 نانومتر.^[9] ومن ثم، ستحتاج مصادر الإضاءة عموماً إلى استقطاب سمتي لمطابقة إضاءة القطب للتصوير المثالي لمساحة الخط.^[10]

الإنتاجية

إنتاجية أدوات ليثوغرافيا الغمر مقابل الجرعة. الإنتاجية مقابل الجرعة يتم مقارنتها لمختلف قوى النبضات عند نفس عرض الشق.

تتميز أدوات ليثوغرفيا الغمر حالياً بأعلى إنتاجية (275 وات في الساعة) على النحو المستهدف للتصنيع بكميات كبيرة.^[11] يتم تحقيق ذلك من خلال سرعات المرحلة الأعلى،^[12]^[13] والتي بدورها مسموح بها بواسطة مصادر النبض ليزر ArF.^[14] على وجه التحديد، يتناسب معدل النقل طرديًا مع سرعة المرحلة V، والتي ترتبط بالجرعة D وعرض الشق المستطيل S وشدة الشق I_ss (والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بقوة النبض) عن طريق V=I_ss*S/D. ارتفاع الشق هو نفس ارتفاع المجال. عرض الشق S، بدوره، مقيد بعدد النبضات لعمل الجرعة (n)، مقسومًا على تردد نبضات الليزر (f)، بأقصى سرعة مسح V_max by S=V_max*n/f.^[12] عند التردد الثابت f ورقم النبضة n، سيكون عرض الشق متناسبًا مع السرعة القصوى للمرحلة. وبالتالي، يتم تحسين الإنتاجية عند جرعة معينة عن طريق زيادة السرعة القصوى للمرحلة بالإضافة إلى زيادة قوة النبض.

النمذجة المتعددة

النمذجة المزدوجة بشق الرمية. النمذجة المزدوجة بشق الرمية بتخصيص السمات المتجاورة لأقنعة مختلفة، مبينة بألوان مختلفة.

النمذجة الثلاثية بشق الرمية. النمذجة الثلاثية بشق الرمية تتضمن تخصيص السمات المتجاورة إلى 3 أقنعة مختلفة، باستخدام ثلاثة ألوان.

حد الدقة لأداة غمر 1.35 NA تعمل عند طول موجة 193 نانومتر هو 36 نانومتر. يتطلب تجاوز هذا الحد في نصف الملعب نمذجة متعددة Multiple patterning. في مسبك 20 نانومتر وعقد الذاكرة وما بعدها، يتم استخدام الزخرفة المزدوجة والنمذجة الثلاثية بالفعل مع ليثوغرافيا الغمر للطبقات الأكثر كثافة.

المصادر

^ "DailyTech - IDF09 Intel Demonstrates First 22nm Chips Discusses Die Shrink Roadmap". Archived from the original on 2010-08-28. Retrieved 2009-12-07.
^ Burn J. Lin (1987). "The future of subhalf-micrometer optical lithography". Microelectronic Engineering 6, 31–51
^ "90nm Technology". TSMC. Retrieved 30 June 2019.
^ "A Whole New World of Chips". Business Week. Archived from the original on 2011-02-21.
^ B. J. Lin, J. Microlith Microfab. Microsyst. 1, 7 (2002).
^ Y. Wei and R. L. Brainard, Advanced Processes for 193-nm Immersion Lithography, (c) SPIE 2009, Ch.6.
^ J. C. Jung et al., Proc. SPIE 5753 (2005).
^ B. Rathsack et al., Proc. SPIE 6924, 69244W (2008).
^ C. Wagner et al., Proc. SPIE vol. 4000, pp. 344-357 (2000).
^ B. W. Smith, L. V. Zavyalova, and A. Estroff, Proc. SPIE 5377 (2004).
^ NXT:1980Di
^ ^أ ^ب M. A. van den Brink et al., Proc. SPIE 2726, 734 (1996).
^ I. Bouchoms et al., Proc. SPIE 8326, 83260L (2012)
^ Cymer 120W ArFi source

الكلمات الدالة:

آي‌بي‌إم

[1] "DailyTech - IDF09 Intel Demonstrates First 22nm Chips Discusses Die Shrink Roadmap". Archived from the original on 2010-08-28. Retrieved 2009-12-07.

[2] Burn J. Lin (1987). "The future of subhalf-micrometer optical lithography". Microelectronic Engineering 6, 31–51

[3] "90nm Technology". TSMC. Retrieved 30 June 2019.

[businessweek-4] "A Whole New World of Chips". Business Week. Archived from the original on 2011-02-21.

[5] B. J. Lin, J. Microlith Microfab. Microsyst. 1, 7 (2002).

[6] Y. Wei and R. L. Brainard, Advanced Processes for 193-nm Immersion Lithography, (c) SPIE 2009, Ch.6.

[7] J. C. Jung et al., Proc. SPIE 5753 (2005).

[8] B. Rathsack et al., Proc. SPIE 6924, 69244W (2008).

[9] C. Wagner et al., Proc. SPIE vol. 4000, pp. 344-357 (2000).

[10] B. W. Smith, L. V. Zavyalova, and A. Estroff, Proc. SPIE 5377 (2004).

[11] NXT:1980Di

[stepscan-12] أ ^ب M. A. van den Brink et al., Proc. SPIE 2726, 734 (1996).

[13] I. Bouchoms et al., Proc. SPIE 8326, 83260L (2012)

[14] Cymer 120W ArFi source

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]