浸沒式光刻原理淺析

沉浸式光刻技術是在傳統(tǒng)的光刻技術中，其鏡頭與光刻膠之間的介質(zhì)是空氣，而所謂浸入式技術是將空氣介質(zhì)換成液體。實際上，浸入式技術利用光通過液體介質(zhì)后光源波長縮短來提高分辨率，其縮短的倍率即為液體介質(zhì)的折射率。

浸沒式光刻技術也稱為浸入式光刻技術。一般特指193nm浸入式光刻技術。在浸入式光刻技術之前，繼436nm、365nm、248nm之后，采用的是193nm干式光刻技術，但在65 納米技術節(jié)點上遇到了困難，試驗了很多技術但都無法很好的突破這一難題。

到2002年底浸入式技術迅速成為光刻技術中的新寵，而此前業(yè)界并沒有認為浸入式技術有如此大的功效。此技術在原來的193nm干式光刻技術平臺之上，因為此種技術的原理清晰及配合現(xiàn)有的光刻技術變動不大，獲得了人們的極大贊賞。

浸沒式光刻的原理

浸沒式光刻技術需要在光刻機投影物鏡最后一個透鏡的下表面與硅片上的光刻膠之間充滿高折射率的液體。浸沒式光刻機工作時并不是把晶圓完全浸沒在水中，而只是在曝光區(qū)域與光刻機透鏡之間充滿水。光刻機的鏡頭必須特殊設計，以保證水隨著光刻機在晶圓表面做步進-掃描運動，沒有泄露;水中沒有氣泡和顆粒。在193nm波長下，水的折射率是1.44，可以實現(xiàn)NA大于1。

浸沒式光刻的難點有哪些?

雖然浸入式光刻已受到很大的關注，但仍面臨巨大挑戰(zhàn)，浸入式光刻的挑戰(zhàn)在于控制由于浸入環(huán)境引起的缺陷，包括氣泡和污染;抗蝕劑與流體或面漆的相容性，以及面漆的發(fā)展;抗蝕劑的折射指數(shù)大于1.8;折射指數(shù)大于1.65的流體滿足粘度、吸收和流體循環(huán)要求;折射指數(shù)大于1.65的透鏡材料滿足透鏡設計的吸收和雙折射要求。

光蝕刻系統(tǒng)制造的精細程度取決于很多因素。但是實現(xiàn)跨越性進步的有效方法是降低使用光源的波長，光刻機廠商們就是這么做的，他們將晶圓曝光工具從人眼可見的藍光端開始逐漸減小波長，直到光譜上的紫外線端。

如今，EUV技術慢慢開始替代了一部分的浸沒式光刻，EUV技術以波長為10-14納米的極紫外光作為光源的光刻技術。具體為采用波長為13.4nm 的紫外線。極紫外線就是指需要通過通電激發(fā)紫外線管的K極然后放射出紫外線。EUV光刻采用波長為10-14納米的極紫外光作為光源，可使曝光波長一下子降到13.5nm，它能夠把光刻技術擴展到32nm以下的特征尺寸。EUV光刻所能提供的高分辨率已經(jīng)被實驗所證實。光刻機供應商已經(jīng)分別實現(xiàn)了20nm和14nm節(jié)點的SRAM的曝光，并與193i曝光的結(jié)果做了對比。顯然，即使是使用研發(fā)機臺，EUV曝光的分辨率也遠好于193i。14nm節(jié)點圖形的曝光聚焦深度能到達250nm以上。