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EUV的研究帮助解决193nm光刻胶的问题

   2008-04-07   点击:468

  对于前沿领域,极紫外线(EUV光刻胶技术的研究要有助于解决一些由于193nm光刻技术不断向下延伸而面临的问题。

  纽约州立大学阿尔巴尼分校纳米科学与工程学院(CNSE)副教授Robert Brainard正致力于研究EUV和193nm光刻技术所使用的新材料。尽管他和他的团队的研究重点是EUV光刻胶技术,但是由于193nm光刻胶和EUV两者越来越相似,这也有助于他们解决一些前者面临的问题。

  “EUV光刻胶技术的困难与挑战能够用三个基本特性高度精炼的加以概括和总结,” Brainard说,“它们是分辨率、线宽粗糙度以及敏感度。我的同事和我将其称之为RLS权衡。为了取得成功,你需要使EUV技术(EUV光刻胶技术)具备这三条优势,但是实际上当强化了其中一项的同时,就会消弱另外一项。”

图1


  根据Brainard的介绍,取一种单一光刻胶测量其线宽粗糙度(LER)和敏感度表现,随后向其中添加更多的有机碱,当这一切完工后,再次测量这种光刻胶,你会发现它的反应灵敏度直线下降。Brainard解释说:“对于化学放大型光刻胶而言,它的机理是通过光照产生酸性基团进而发生反应。如果在其中添加了较

多的有机碱,它就会中和光照产生的酸性基团,也就是意味着你需要更多的光照来获得足够数量的酸性基团。”其结果就是,提高有机碱的浓度,LER能够得到改善,图形更为光滑。相反,如果减少有机碱,光刻胶的敏感度会得到提升,但这会牺牲LER。

  为了获得更为优异的光刻胶表现,包括新材料合成等在内的各个方面,业界不断的进行着探索和努力。随着技术、材料的进步,光刻胶的性能可以在新的多维平面中被加以优化。(来源:CNSE, 纽约州立大学阿尔巴尼分校)

  “对于LER和曝光能量两者而言,都是越小越好(光刻胶的敏感度以毫焦/平方厘米为指标)。低曝光能量意味着光刻胶具有较高的敏感度,”Brainard说,“这三种特性之间互有利弊,需要仔细权衡。我觉得,EUV光刻胶的首要问题就是打破这一制约体系。打个比方,这一状况如受限于一个曲面图形中,你可以来回移动进而调整不同特性的表现,但是却不能脱离这一平面。为了摆脱这一限制,我们必须运用才智、积极进取,不断地研发新颖的材料满足技术发展的需求。”现在,193nm和EUV光刻胶都面临着类似的问题。“业界期待着在EUV光刻技术的研发过程中可以解决这些问题,其原因是EUV使用更短的曝光波长进而会更早的遇到问题,”Brainard说,“与此同时,193nm光刻技术也不断向着更小的图形前进,在它触及的线宽尺寸内,上述的这些问题也正在或将会凸现出来。”

  如何有效地控制酸性基团的有效扩散长度便是问题之一。目前,CNSE正在研发一些可能有效但尚未经过验证的方案,但是受限于知识产权(IP),Brainard拒绝透露更多的细节。他说:“基于RLS权衡的机理,对酸性基团的需求将会很大。而且,制造酸性基团的效率越高,光刻胶的表现越好。因此,我们正致力于对量子产额领域的研究。简而言之,就是被薄膜吸收的光子数量除以由此产生的酸性基团的数量。传统上对量子产额的研究往往忽略了溶剂这一因素。以前,使用的溶剂是透明的,这意味着仅仅一些分子悬浮物会少量的吸收些光子。但是到了EUV光刻胶时代却并非如此,因为在光刻胶材料中高分子聚合物吸收光子、光酸生成剂(PAG)也吸收光子,几乎每一种成份都会吸收这个波段的光子。基于这点,我认为仅仅关注PAG吸收光子是不够的,此外,全部的光子能够被吸收、转化为光电子并进而完全产生酸性基团的假设也是不成立的。”因此,就更加需要关注酸性基团的产能——用薄膜中被吸收光子的摩尔数除以生成酸性基团的摩尔数,结果越大越好。

  Brainard 说:“我们把从EUV技术的研发过程中获得的经验直接应用于193nm光刻胶。在22纳米技术节点,对193nm或EUV光刻技术而言,无论是采用哪种技术都必须解决包括控制光酸扩散在内的各类光刻胶问题。”

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