Инновационная иммерсионная литография

Исходные данные

-коэффициент преломления воздуха n₂=1

- k =0,8

- длина волны излучателя λ = 436,365, 248, 193 нм

Порядок выполнения

1. Рассчитать апертуру объектива без иммерсии

2. Рассчитать апертуру объектива с иммерсией

3. Рассчитать разрешающую способность литографии с иммерсией для всех λ;

4. Рассчитать глубину резкости при литографии с иммерсией для всех λ;

5. Свести полученные результаты в таблицу

6. Построить график изменения разрешающей способности и глубины резкости от λ при литографии с иммерсией.

 

Разработал

Вигдорович Е.Н.

Инновационная иммерсионная литография

Методическое пособие для практических и лабораторных работ

 

Инновация представляет собой материализованный результат, полученный от вложения капитала в новую технику или технологию, в новые формы организации производства труда, обслуживания, управления и т.п. Процесс создания, освоения и распространения инноваций называется инновационной деятельностью или инновационным процессом. Как известно, одним из важнейших этапов в производстве микросхем является литографический процесс. Литография — это технология, используемая для нанесения рисунка будущей микросхемы на слой фоторезиста посредством специальных литографических масок. Прогресс в технологии интегральных схем и микропроцессоров непосредственно связан с инновациями в области литографии.

Важнейшей характеристикой литографического процесса является его разрешающая способность. От нее напрямую зависит минимальная толщина линии, которую можно нанести на фоторезисте. В проекционной литографии используются линзы или зеркала, позволяющие проецировать рисунок маски-шаблона с уменьшением масштаба. Разрешающая способность проекционной литографии, то есть минимальная толщина линии, которую можно получить на фоторезисте, определяется критерием Релея:

 

(1)

 

где λ— длина волны источника излучения, NA — числовая апертура объектива, а k — коэффициент пропорциональности, зависящий от типа фоторезиста и самого технологического процесс

Из формулы для разрешающей способности оптической литографии следует, что более высокое разрешение можно получить за счет увеличения числовой апертуры проекционной установки или перехода к источникам излучения с более короткой длиной волны.

Иммерсионная литография (ИЛ) – способ повышения разрешающей способности за счет заполнения воздушного промежутка между последней линзой и пленкой фоторезиста жидкостью с показателем преломления n > 1 (метод иммерсии) (рис.1).

 

 

Рис. 1 Принципиальная схема иммерсионной литографии

 

Угловое разрешение увеличивается пропорционально показателю преломления. Метод ИЛ позволяет значительно увеличить числовую апертуру проекционных систем за счет изменения угла полного отражения на границе раздела сред объектив - воздушный зазор (между объективом и пластиной) (рис.2).

NA объектива определяется синусом максимального угла прохождения луча через объектив.

 

 

Рис. 2. Прохождение лучей через объектив

 

Числовая апертура определяется углом падения луча на объектив, при котором луч проходит через него, не испытывая полного отражения на границе раздела сред объектив – воздушная среда.

 

(2)

 

где n₁ и n₂ коэффициент преломления материала линзы и воздуха (1)

 

Используя иммерсионные жидкости вместо воздушной среды можно получить значения числовой апертуры NA > 1.. В соответствии с законом преломления получим:

 

(3)

 

где n_имм - коэффициент преломления иммерсионной жидкости.

 

 

Однако увеличение числовой апертуры проекционной установки имеет негативное последствие. Дело в том, что кроме разрешающей способности литографический процесс характеризуется еще и глубиной резкости. Если разрешающая способность определяет характерный поперечный размер фокусировки, то глубина резкости — характерное расстояние фокусировки в продольном направлении. Глубина резкости вычисляется по формуле:

 

(4)

 

Как следует из данной формулы, увеличение числовой апертуры объектива негативно сказывается на уменьшении глубины резкости, а чем меньше глубина резкости, тем большую точность необходимо обеспечить при размещении пластины в проекционной установке, чтобы выдержать параллельность ее фокальной плоскости (плоскости фокуса) с точностью до долей микрометра.