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[发布] 如何使用光刻(Photo lithography)把制备的纳米特征的尺度降到100nm以下?

楼主
发表于 2018/8/1 17:00:05 | 只看该作者

问题:因特尔可以做到45,32, 22nm的技术是什么原理,是否是有瑞利衍射定理决定?有哪些影响因子。


据我所知主要是曝光的波长,还有光学数值孔径等等


这些影响因子又是如何作用的呢?

出发点: 这是我们实验室科研,希望面向mass production,有UV激光光源,所以尽量不使用E-beam, 想问问用光刻可以尝试的地方。
1 楼
发表于 2018/9/12 | 只看该作者

首先我们来看看最小分辨率的公式 W=Kλ/NA,K指分辨率因子,与芯片制造过程中的具体工艺步骤有关,λ即光源波长,NA则是数值孔径,与芯片和透镜之间填充的介质的折射率n有关。明白这个之后,就可以知道,晶体管的特征尺寸之所以能小到22纳米甚至14nm,总的来说,手段有三大类,即减小前两者,增大后者,下面分别讲讲这三大类方法~~ 首先是在早期用的多的方法,就是不停的降低光源波长,从436纳米,到365,再降低就到了极紫外准分子激光器的范围咯,然后是248,然后是目前工业界占绝对统治地位的ArF193nm。这个时候工业界发现,再想继续走这条路已经很难啦~~比如说再下一步如果想用F2准分子激光器作为光源的话,一来该波长(157纳米)已经进入X射线范围,光波的透过率很大,普通的透镜很难使得光波汇聚在硅片处成像,要用复杂的光栅等器件,再来它用的镜头是氟化钙的,吸水性强易坏且贵~~因此,这个手段暂时就没用啦——————— 再来看看NA数值孔径部分,前面提到它正比于n,我们知道,空气的折射率是很小的,曾经在透镜与硅片之间是什么都不加的,此时n=1,后来把硅片浸没在超纯的去离子水中,n提高到了1.33~因此NA增大了,这就是液浸式光刻~~ 最后看看比较复杂的分辨率因子k,微电子行业把能降低k的各类技术统称为波前工程(wave-front technology)比较常见有三类

——————————————————1. 移相掩模~ 在没有使用该技术前,硅片上的光刻胶感受到的光的过程是这样滴

可以看到~使用了该办法后,光刻胶所感受到的光的剂量的有无更加"干脆利落"啦~自然分辨率可以提高咯 ~

——————————————————2.离轴照明 即使入射光不再是垂直的入射,而是呈一定角度~该方法也可以提高分辨率,但会牺牲光强,进而降低产能~~这个具体原理我也不是特别清楚啦,你可以去百度下,如果中文不好找就查off-axis illumination.

——————————————— ———3.光学临近修正。这个可以这么简单理解。由于光的衍射会使得图形有误差,比如说本来你想在硅片上得到一个正方形~但实际得到的是一个畸变的图形,因此呢,在掩模版上制作的时候你就不要设计一个正方形,而是通过软件反向计算,加一个修正,这样通过衍射之后,反而会得到一个正方形。—————— —————————


上面讲的分辨率W是指单次光刻得到的分辨率,实际上还可以使用多次光刻,使得W进一步减小,即套刻~有兴趣的读者可以自己搜搜~~



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