有同学会问,为什么工业界一直用193 nm光源做光刻?不是说光刻光源波长越短,分辨率越高吗?
Intel 的22 nm依然花了5 000万美元,买193 nm光刻机,为什么呢?而且光刻层增加到45层。45层光刻一个头发丝不能错,为什么不用更高分辨率的光源呢?
从理论上来讲,光刻分辨率R=K(波长λ/光学数值孔径NA)。
这多简单啊,想提升分辨率,降低波长呗。
有低波长的光源吗?有,极紫外光(EUV)的波长理论上可以低到13 nm,这可比193 nm小多啦,为什么不用呢?
因为如果用193 nm光源,就像那个5 000万美元的尼康光刻机,大小还是可以放在车间的。
如果用EUV,光源功率小,得给它配个足球场那么大的电源才能干得动光刻这个活儿。做芯片的开厂子,不是核电站呀,去哪里找这么大的能源伺候它呀。
其他短波长,功率需求不大的有吗? 有,X射线,就是医院给拍骨头的X光机,它要在黑屋子里进行。这意味着几十层光刻不能实时监控,做完直接看效果。这个难度就像让盲人绣花还一针不许错。太欺负人啦。(www.xing528.com)
那还是在193 nm上想想办法吧,怎么想呢?一次光刻做不了22 nm,咱刻两次44 nm,刻一次 44 nm黄色,刻一次44 nm绿色,二层重叠一看,黄绿相间22 nm,妥啦。
还有其他办法可想吗?有啊,再回忆光刻分辨率的公式。加大NA也可以提升分辨率,NA这个值与光折射率有关,提高折射率,NA增加,分辨率就更优啦。分辨率R=K(波长λ/光学数值孔径NA)。
怎么增加光折射率呢?在空气里折射率=1,在水里折射率是1.44,科学家们就把光刻机放水里做,叫浸没式实现方法。
科学家为了省点电真不容易,继续想办法把193 nm光源放到磷酸溶液中,磷酸折射率比水的1.44大一点,为1.54。难怪193 nm的光源卖5 000万美元,这就是不可替代性的价值所在。
浸没式实现法
光刻光源相关参数
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