缺陷问题驱动浸没光刻技术发展  2012/3/1

 

涂层的应用导致晶圆上缺陷的增加或者使光刻表现发生变化

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虽然现在推测浸没光刻技术的量产时间还太早,但是许多公司正在努力确定生产线何时能从干法工艺跃为湿法工艺。根据最近在SanJose举办的SPIE Microlithography会议的迹象来看,工程师们正在迅速克服开发和生产之间存在的各种难题。在展览中,TSMC宣布它已采用浸没光刻技术制作了测试晶圆,每个300mm晶圆上无论何处都只有三到七个缺陷-可与干法193 nm光刻技术相媲美。TSMC人说他们正用所拥有的缺陷减少专利技术达到此水平。在SPIE专题报告中,IMEC的 Kurt Ronse表达了浸没光刻技术不久将用于生产的信心。同时他补充：“浸没光刻技术用于生产后,缺陷问题的解决将指日可待。”

浸没中主要关心的缺陷是气泡、水痕和因抗蚀剂/浸没介质相互作用产生的缺陷。例如,在浸没介质（代表性的如水）中浸析抗蚀剂元件会在抗蚀剂表面区域引起不适当的去保护作用,引起T顶端样式外形或桥式缺陷。关于气泡缺陷,Ronse在其介绍中说这个问题不再是个问题。

他说水痕缺陷仍是一个很大的挑战,经过精心设计的涂层将有所帮助。最佳的涂层化学（疏水性）和物理特性一起可减少水痕后剩余物的倾向。随着扫描仪的发展,必须随着发展速度同时优化方法和后退接触角。

有涂层或没有涂层

目前已证明浸没光刻技术的夹层是一种很好的保护方法,可浸析水中抗蚀剂因素（光酸发生剂[PAGs],基础淬灭剂）并防止对透镜潜在的伤害。Ronse说采用商业可得到的涂层可减少浸析400倍。但是涂层的应用会增加水中的缺陷或引起光刻性能的改变,与材料的折射指数、厚度、酸度、与抗蚀剂的化学反应等有关。理想地,工业上需要一不用涂层的浸没系统,但是大多数专家认为至少第一代浸没的实现要使用一定形式的显影液,即可溶解的涂层。经过曝光和曝光后的烘烤,在显影步骤中去除涂层。另外,即使是可开发出抗蚀剂的配方,也必须保证能够充分控制浸析且不会混杂浸没介质并保证光刻性能、CD控制和低缺陷。

在SPIE上,东京Tokyo Ohka Kogyo Co.Ltd(TOK)的Katsumi Ohmori在他的报告中指出涂层的表面张力与防止浸没特定缺陷有着很强的关系。可以确定若没有涂层,疏水性抗蚀剂引起的浸没型缺陷将更少,且疏水性能可由添加的抗蚀剂的数量控制。高后退角的光致抗蚀剂与新开发的涂层抗蚀剂显示出可比的缺陷性能。Ohmori在《193nm浸没光刻技术中涂层和抗蚀剂开发的进展》一文中有论述。

Dongjin Semichem Co.Ltd.和Hynix Semicoductor的研究人员在《浸没浸析问题》（"Immersion Leaching Issues."）一文中指出PAG的浸析和抗蚀剂的玻璃转化温度(Tg)有关。他们认为树脂中越多的疏水性物质显示出越少的PAG浸析。低Tg树脂形成的抗蚀剂薄膜显示了更多的PAG浸析,尽管那些高Tg引起低PAG滤出。他们进一步认为添加剂和树脂平台间的相互作用力对防止浸没液体的浸析很重要。

最后,日本的Fuji Photo Film Co.Ltd.和Fujifilm Electronic Materials的Shinichi Kanna及其同事提出了水痕形成机理的几种可能：部分水渗透到抗蚀薄膜中,干扰了随后的去封闭反应或直接影响了聚合物的分解特性;或从表面流过的水滴,从薄膜上沾上了污物留下了残余物。在检查水痕的结果时-有或没有涂层-发现使薄膜表面疏水可大大减少水痕缺陷。还没确定PAG浸析行为是否与水痕的形成有关。采用某些抗蚀剂能用无涂层的方法得到特别低的浸析(10^-14mol/cm²)。他们这篇论文的题目是《有关ArF浸没缺陷的材料和工艺特性的研究》。

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