制程简介和浸润式微影术 - 南台科技大学知识分享平台

圖六：一滴液體加在標本上方
浸潤式微影術簡介-原理
折射率： 空氣(1)＜水(1.44) 波長減小1.44倍 黑線： 左邊折射角較右邊大， 可知液體中DOF較大。 紅線： 液體中全反射角度較 大，因而NA較大。

圖七：原理圖
浸潤式微影術簡介-應用

最近又被全球 半導體廠所注 意，是因為台 積電資深處長 林本堅先生在 一個半導體研 討會所提出的 構想。
圖七：提出的構想
製程技術演進 65、45nm製程

以ArF(λ=193nm)雷射為曝光光源，以 及應用各種提高解析度的方法:

偏軸照明OAI 相轉移光罩PSM 光學鄰近修正技術OPC 浸潤式微影術，光的波長將變為 193nm/1.44 =134nm

故65nm、45nm製程，是可以達成的。 圖八：40nm製程

國家奈米元件實驗室研發的「奈米噴印成像技術」， 將微影製程縮減到只剩一個步驟，線寬更小，又不 需光罩、光阻，極具發展潛力。

目前競爭中的技術包括極紫外光與電子束，但兩者 都有著難以解決的問題，勝負仍未分曉。
參考資料



http://www.eettaiwan.com/ART_88005987 60_480202_NT_e65f94ab.HTM http://shkwt.blog.bokee.net/bloggermodule/ blog_viewblog.do?id=1542035 http://news.pchome.com.tw/magazine/repor t/ct/scientific/1821/12673728000278003300 7.htm

偏軸照明OAI 相轉移光罩PSM 光學鄰近修正技術OPC
90nm(CD)

K1 = 0.4，NA = 0.93代入 K1
CD NA
圖五：Critical Dimension
可算得：CD = 83nm ＜ 90nm
製程技術演進 65、45nm製程

90nm已到量產製程的極限，需要找尋波 長更小的當曝光光源或是找別種技術來 克服，目前克服的方法有兩種:
曝光原理，簡單來說，是將光源
透過有圖案的光罩，將光罩上的圖 案完整地傳送到晶片表面所塗抹的 感光材料（光阻）上，再進行去除 或保留光阻的步驟，以完成圖案轉 移。微影技術的解析度限定了半導 體元件的最小線寬，而解析度主要 由光阻性質與曝光設備及方法來決 定(如圖一)。
Mask
Condenser
Photoresist Wafer
F2 (λ=157nm)光波長所受阻礙
3.在光學材料上必須有重大的改變，熔融 氧化矽已經不適用於透鏡材料上，取而 代之的將是氟化鈣(CaF2)。
4. 微影技術設備商無法以氟化鈣琢磨出合 適的透鏡，不是缺陷太多，就是像差太 大，根本無法在晶圓上清楚成像。
浸潤式微影術簡介-概念

西元1840年，物 理學家阿米西曾 在義大利佛羅倫 斯的實驗室，把 一滴液體加在標 本上方，藉此改 善顯微鏡的成像 品質 (如圖六)。
半導體製程未來發展



超紫外光微影(EUV) 該技術目前瞄準22奈米半間距、16奈米半間 距(half-pitch)製程節點。 必須克服複雜度的雙重圖形(double-patterning) 系列技術。 產業界現在得面臨為晶片生產帶來額外成本。
半導體製程未來發展

電晶體的研發走進16奈米世代後，現有的微影技術 已不再適用，需要全新的技術。
The end. Thanks for your attention.
半導體微影製程發展走向
教授:蔣富成 班級:碩研電子一甲 姓名:林彥宏 學號:M9830111
Outline

曝光原理 數值孔徑(NA)與聚焦深度(DOF)關係 製程技術演進

F2 (λ=157nm)光波長所受阻礙 浸潤式微影術簡介

半導體製程未來發展
Light Source
曝光原理
Condenser
圖一、曝光系統
數值孔徑(NA)

光學系統所能夠分辨出 的Critical Dimension (CD)。 光的波長(λ)成正比， 而與數值孔徑(NA)(如 圖二)成反比，亦即

K1 CD NA
圖源自文库、數值孔徑
聚焦深度(DOF)


不論使用波長較短的光源， 或數值孔徑較大的透鏡，都 會使得聚焦深度(DOF)變小。 不幸的是，通常聚焦深度越 大，越適合量產，所以如何 妥善搭配光源與透鏡， 使CD 縮小。
DOF

2 NA
2
圖三、聚焦深度
製程技術演進-曝光波長

微影技術的曝光波 長從過去的G-line （436nm），I-line （365nm），一直 發展到現在的深紫 外光（248nm、 193nm）。
圖四：波長
製程技術演進-90nm製程方法

以ArF(λ=193nm)雷射為曝光光源，以及應用 各種提高解析度的方法:
方法1、以F2準分子雷射（λ=157nm）來 進行替換。 方法2、 ArF(λ=193nm)光波長浸潤式微影 術。
F2 (λ=157nm)光波長所受阻礙
1.光束路徑必須通以高純度的氮氣，因此 氧氣與水氣的含量必須維持在很少量的 ppm。
2.必須研發新的雷射源，目前氟(F2)雷射的 技術仍在發展中，而光束污染的問題也 更加重要。