納米壓印光刻技術(shù)的詳細(xì)介紹

摘要

在過去的幾年中，納米壓印光刻引起了越來越多的興趣。事實(shí)上，似乎有越來越多的潛在納米壓印應(yīng)用和基本納米壓印光刻概念的變化。不同的納米壓印變體對(duì)于特定的最終用途應(yīng)用各有優(yōu)缺點(diǎn)，總體贏家和輸家仍有待分選。德克薩斯大學(xué) (UT)-Austin 于 1998 年開發(fā)了其版本的納米壓印、步進(jìn)和閃光壓印 (SFIL)。光固化液體以分步重復(fù)、逐個(gè)芯片的方式，而不是熱輔助成型的全聚合物涂層晶片。SFIL 從一開始就專門針對(duì)半導(dǎo)體制造應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，SFIL 具有作為室溫、低壓印力方法的優(yōu)勢(shì)。因此，SFIL 可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)半導(dǎo)體器件制造所需的精細(xì)對(duì)準(zhǔn)和覆蓋控制。2001 年，SFIL 概念獲得了 Molecular Imprints, Inc. (MII) 的商業(yè)開發(fā)許可，該公司成立的目的是開發(fā)具有 SFIL 功能的工具和相關(guān)流程。

圖 1. SFIL 壓印結(jié)果顯示為 (a) 密堆積微透鏡，2 微米正方形；(b) 包含 30 納米線和間距的 45 納米節(jié)點(diǎn)邏輯芯片圖案；(c) 32nm節(jié)點(diǎn)內(nèi)存芯片觸點(diǎn)，41nm半間距；(d) 具有 100nm 直徑通孔的橫截面、多層壓印絕緣體。圖片 1(a-c) 由 Molecular Imprints, Inc. 提供。
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介紹

自 UT-Austin 最初開發(fā)以來的八年里，SFIL 工具已經(jīng)變得非常復(fù)雜。最初的 UT 工具具有零重疊/對(duì)準(zhǔn)功能，僅處理手動(dòng)加載的 125 毫米晶圓，并且需要幾分鐘才能執(zhí)行一次壓印?，F(xiàn)在 MII 的最新工具可以實(shí)現(xiàn)亞 10nm、3σ 對(duì)準(zhǔn)。最新一代 SFIL 工具的吞吐量接近每小時(shí) 5 個(gè) 200 毫米晶圓。當(dāng)然，單個(gè)工具的成本比光步進(jìn)器低得多，而且每代工具的生產(chǎn)量都在提高。但在許多新興應(yīng)用中，可能不需要類似光步進(jìn)器的吞吐量。

實(shí)驗(yàn)

雖然在短期內(nèi)將 SFIL 用于半導(dǎo)體的柵極或接觸層的大批量制造是不可行的，但 SFIL 是目前可用于 32nm 節(jié)點(diǎn)小批量原型設(shè)計(jì)的少數(shù)方法之一。另一個(gè)引起半導(dǎo)體社區(qū)興趣的 SFIL 應(yīng)用是使用多層模板直接、同時(shí)壓印多個(gè)器件級(jí)別：見圖 1(d).4, 5 SFIL 可以將布線和通孔級(jí)別打印到低-k 介電材料在單個(gè)壓印光刻步驟中，從而將與后端 (BEOL) 處理相關(guān)的步驟數(shù)量減少 2 倍或更多。

發(fā)展

半導(dǎo)體行業(yè)有非常嚴(yán)格的要求，并且對(duì)光刻技術(shù)有著根深蒂固的偏見。這種偏好使得一些人很難認(rèn)真考慮任何非照片下一代光刻方法。然而，SFIL 在成本和分辨率方面的潛在優(yōu)勢(shì)是顯著的。此外，納米圖案的新市場(chǎng)正在迅速出現(xiàn)，許多非半導(dǎo)體應(yīng)用將需要非常高分辨率的圖案，而這基本上只能從納米壓印中獲得，因?yàn)檫@些新興行業(yè)中很少有能夠證明花費(fèi) 5000 萬到 1 億美元購(gòu)買一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)是合理的。光刻或 EUV 圖案化工具。

　　審核編輯：湯梓紅