Кіріспе
Линза мен микрочип арасында су қабаты бар фотолитографиялық техника. Суға батыратын литография – жартылай өткізгіш өндірісінде литографиялық процестің ажыратымдылығы мен дәлдігін арттыруға қолданылатын техника. Ол экспозиция кезінде линза мен кремний пластина арасында, әдетте су болатын сұйық ортаны пайдалануды қамтиды. Ауадан жоғары сындыру көрсеткішіне ие сұйықтықты қолдану арқылы суға батыратын литография пластинадағы кішірек элементтерді жасауға мүмкіндік береді. Суға батыратын литография соңғы линза мен пластина беті арасындағы әдеттегі ауа кеңістігін бірден жоғары сындыру көрсеткішіне ие сұйық ортамен алмастырады. Бұрыштық ажыратымдылық сұйықтықтың сындыру көрсеткішіне тең шамаға артады. Қазіргі суға батыратын литография құралдары осы сұйықтық ретінде жоғары тазартылған суды қолданады, нәтижесінде 45 нанометрден кіші өлшемдерге қол жеткізіледі.
Immersion lithography is a technique used in semiconductor manufacturing to enhance the resolution and accuracy of the lithographic process. It involves using a liquid medium, typically water, between the lens and the wafer during exposure. By using a liquid with a higher refractive index than air, immersion lithography allows for smaller features to be created on the wafer. Immersion lithography replaces the usual air gap between the final lens and the wafer surface with a liquid medium that has a refractive index greater than one. The angular resolution is increased by a factor equal to the refractive index of the liquid. Current immersion lithography tools use highly purified water for this liquid, achieving feature sizes below 45 nanometers.
Тарих
Суға батыру литографиясының идеясы 1984 жылы Таканаши және авторлар тобымен патенттелген. Бұл идеяны Тайваньдық инженер Бэрн Дж. Лин де ұсынған және 1980-ші жылдары іске асырылған. 2004 жылы IBM компаниясының кремний технологиясы бойынша директоры Гавам Шахиди, IBM компаниясының су арқылы сүзгіленген жарыққа негізделген литографияны коммерциялық өндіріске енгізуді жоспарлап отырғанын хабарлады. Суға батыру литографиясы қазір көпүрлі үлгілерді пайдалану арқылы 20 нм-ден кішкентай түйіндерге дейін жетілдірілуде.
Өмірбаян
Оптикалық литографиядағы элементтерді ажырату қабілеті бейнелеу жабдығының сандық апертурасына тікелей байланысты, сандық апертура – жарық өткізетін ортаның сындыру көрсеткішімен көбейтілген максималды сындыру бұрышының синусы. Ең жоғары ажыратымдылыққа ие "құрғақ" фотолитографиялық сканерлердегі линзалар жарықты конусқа шоғырландырады, оның шекарасы пластина бетіне дерлік параллель болады. Жарықты одан әрі сындыру арқылы ажыратымдылықты арттыру мүмкін болмағандықтан, линза мен пластина арасына жоғары сындыру көрсеткішіне ие ортаны енгізу арқылы қосымша ажыратымдылыққа қол жеткізіледі. Бұлыңғырлық ортаның сындыру көрсеткішіне тең шамаға дейін азайтлады. Мысалы, 193 нм толқын ұзындығындағы ультракөк сәулелерді пайдаланатын суға батыруда, сындыру көрсеткіші 1,44-ке тең. Суға батыру литографиясынан алынатын ажыратымдылықтың артуы қолданылатын материалдарға байланысты шамамен 30–40% құрайды. Дегенмен, фокус тереңдігі, немесе пластина топографиясының тегістігіне төзімділік, дәл осындай ажыратымдылықтағы сәйкес "құрғақ" құралмен салыстырғанда жақсары.
Кемшіліктер
Ақаулар, мысалы, қалған су (су іздері) және фоторезистке судың жабысу қабілетінің төмендеуі (ауа қуысы немесе көпіршіктер) фоторезисттің үстіне тікелей үстіңгі қабат қолдану мүмкіндігін қарастыруға алып келді. Бұл үстіңгі қабат сұйық орта мен фоторезист арасындағы химиялық диффузияға тосқауыл ретінде қызмет етеді. Сонымен қатар, сұйық пен үстіңгі қабат арасындағы интерфейс су іздерін азайту үшін жақсартылады. Бірқатар, үстіңгі қабатты қолданудан туындаған ақауларды болдырмау қажет. 2005 жылға қарай, Topcoats антирефлекстік қаптама ретінде, әсіресе жоғары NA (NA>1) жағдайларында қолдануға бейімделді. 2008 жылы суға батыру литографиясымен басылған пластиналардағы ақаулар саны нөлдік деңгейге жетті.
Поляризацияның әсері
2000 жылдан бастап, фоторезисттегі жоғары бұрышты интерференция салдарынан туындаған поляризациялық әсерлер 40 нм сипаттамаға жақын деп есептелді. Осыдан келіп, жарықтандыру көздері идеалды сызық аралық бейнелеу үшін полюстік жарықтандыруға сай азимуттық поляризацияланған болуы керек.
Өткіншілік
1996 жылдан бастап бұл жоғары саты жылдамдықтары арқылы қол жеткізілді, ал 2013 жылдан бастап бұл жоғары қуатты ArF лазерлік импульстік көздердің болуымен мүмкін болды. Атап айтқанда, өнімділік саты жылдамдығы V-ке тікелей пропорционалды, ол доза D, тікбұрышты ойықтың ені S және ойықтың қарқындылығы Iss (импульс қуатына тікелей байланысты) арқылы V = Iss * S / D формуласымен анықталады. Ойықтың биіктігі өріс биіктігімен бірдей. Ойықтың ені S, өз кезегінде, дозаны (n) жасау үшін қажет импульстер санымен және лазерлік импульстердің жиілігіне (f) бөлінген ең жоғары сканерлеу жылдамдығы Vmax арқылы S = Vmax * n / f формуласымен шектеледі.
Бірнеше үлгілер
193 нм толқын ұзындығында жұмыс істейтін 1,35 NA суға батыру құралының ажыратымдылық шегі 36 нм құрайды. 20 нм-ден кішкентай түйіндерге өту үшін көп реттік үлгілеу қажет. 20 нм құю және жад түйіндерінде және одан да жоғары деңгейде ең тығыз қабаттар үшін қос үлгілеу және үш үлгілеу суға батыру литографиясымен қолданылып келеді.