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LuAG高折射率材料取得突破性进展

2008-05-16 13:55
天堂的苦涩
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    尽管在45nm技术节点上,绝大部分的芯片制造商都将采用浸没式光刻技术,但是对于32nm而言,哪一种技术才是最佳选择目前还没有定论。其中,一种可能的解决方案就是采用高折射率材料进一步延伸浸没式光刻技术的使用寿命。然而,之前针对这项技术的研究并不乐观。

    但是从今年SPIE先进光刻会议上传来的消息,却让人精神一振。大会发布了关于第二代浸没液体(折射率~1.65)的进展情况、材料的循环利用和对镜头污染等方面的研究结果,其中最值得重视的消息来自Schott Lithotec,它公布了在镥铝石榴石(LuAG)高折射率镜头材料方面取得的进展。

    Schott宣布在克服LuAG吸收193nm光线方面取得了重大进展,并进一步接近最终目标;之后Schott Lithotec的研发部主管、LuAG项目负责人Lutz Parthier在San Jose对外披露了详细的细节。目前,研究人员已经实现了0.05cm-1的吸收率,这相对于去年秋天Parthier在Keystone, Colo.举办的Immersion Symposium上宣布的0.11cm-1来说,无疑是巨大的进步。尽管离最终目标吸收率为0. 005 cm-1仍然有一段距离,但是最近的数据也让光刻设备制造商有了推动高折射率光刻设备的底气。

    从Schott Lithotec的LuAG发展路线图上可以发现光学材料制造商们取得的成就。目前,对外公开宣称的吸收率已经达到0.05cm-1,而实验室样品阶段的LuAG吸收率甚至达到了0.03-0.04cm-1。最终目标是控制材料的吸收率为0.005 cm-1。

    推动这项研究的原动力在于高折射率材料将进一步提高镜头的数值孔径(NA),从而有效地提高设备的分辨率。45nm技术节点水作为浸没液体的光刻设备其NA值达到1.35;而通过采用第二代浸没液体其NA能够达到1.45,如果再配合使用高折射率镜头材料,其NA就可以激增到1.55。最终目标是NA=1.70,这需要采用第三代折射率达到~1.8的浸没液体以及具有近似折射率的高折射率光刻胶。

    Schott Lithotec的副总裁Peter Krüll认为对于延伸浸没式光刻技术的工艺能力而言,高折射率浸没式光刻技术是完美的解决方案。他说:“目前来看极紫外光刻技术(EUV)是否能用于22nm尚不得而知,而且这项技术还有很多问题没有解决。此外,作为水基浸没式光刻技术有益补充的双重成像技术也是一种昂贵的解决方案。”

    “毫无疑问,研发高折射率镜头材料的风险性很大,”Krüll说:“Schott在CaF2方面积累的经验非常有助于对LuAG的研发。比方说,在157nm时代,对于突如其来的本征双折射问题我们显得手足无措,但是现在,对于LuAG来说,我们已经轻车熟路了。”大约从三月底或四月初开始,Schott计划向市场提供LuAG材料,以帮助客户进一步研发相关技术。

    其它团队也在不停地攻克高折射率光刻技术的一道又一道难关。设备供应商Nikon和ASML、浸没液体供应商JSR和DuPont以及MIT的Lincoln Labs都围绕着高折射率光刻技术介绍了它们的最新进展。JSR和DuPont都成功的实现了第二代浸没液体(折射率~1.65),并不断积累透射率改变的解决方案、防止镜头污染和材料循环利用方面的经验,借以提升产品性能。

    对于高折射率技术而言,很多疑虑都与镜头污染问题相关,目前科学家们已经掌握了这一问题的机理和诱因,并且至少有多种可实际操作性的方案清洁光学部件。Vlad Liberman展示了Lincoln Labs在这方面取得的成果,实验表明采用极少量的过氧化氢能够清洁受污染的光学部件。

    ASML的Harry Sewell在他的报告中着重介绍了经过优化的浸没液体传送系统和针对被污染的光学部件的各种清洁方案。Nikon的Hiroyuki Nagasaka则介绍了Nikon正致力于改良LuAG材料主镜头的生产工艺,结果显示,目前研磨后的LuAG镜头在双折射方面与熔融石英相差无几。

    此外,在高折射率液体环境中,业界对光刻设备扫描速度的实际能力也抱有疑虑,这一问题主要在于现存的水团类型流动系统不能满足新材料的需求。为此,设备制造商已经研发了一套全新的液体流动系统从而彻底解决了这一问题。事实上,Canon随后展示了在高折射率液体工作环境下,其设备的扫描速度达到了800 mm/sec。

(编辑:文静)

 

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