什么是浸没式光刻？
在半导体制造中，浸没式光刻可以在晶圆上创建更小、更复杂的特征。它提高了光刻工艺的分辨率和精度。浸没式光刻在推动芯片小型化方面发挥了重要作用。它使创建 45 纳米 (nm) 以下的特征成为可能，这对于现代高性能处理器至关重要。
浸没式光刻的工作原理是什么？
浸没式光刻通过稍微改变光的规则来实现更高的分辨率。以下是关键方面的细分：
光和分辨率：在光刻中，光将图案从光掩模转移到晶圆上的光刻胶上。可以创建的特征的最小尺寸取决于所用光的波长和透镜系统的属性，称为数值孔径 (NA)。
数值孔径 (NA)：NA 决定了捕获并聚焦到晶圆上的光量。它是进入光刻胶的光锥角度的量度。更高的 NA 允许创建更小的特征。
气隙限制：传统上，空气填充最终透镜和晶圆之间的间隙。但是，空气的折射率为 1，这限制了透镜系统可以弯曲的光量，从而限制了可实现的 NA。
水来救场：浸没式光刻用液体（通常是超纯水）取代气隙。水的折射率约为 1.44。这种更高的折射率使透镜能够更有效地弯曲光线，从而增加 NA。
更清晰的图像：使用更高的 NA，光可以在光刻胶上聚焦成更紧密的图案。这意味着可以更精确地在晶圆上创建更小的特征。
浸没式光刻的优点和缺点是什么？
虽然浸没式光刻很有前景，但它也有一些值得考虑的优缺点：
浸没式光刻的优势
更高的分辨率：浸没式光刻的核心优势在于它能够实现比传统干式光刻（使用空气）更高的分辨率。这是由于使用高折射率液体（如水）可以增加数值孔径 (NA)。有了更高的分辨率，制造商可以在芯片上创建更小、更复杂的特征，从而产生更快、更强大的处理器。
改进的景深 (DOF)：浸没式光刻比干式光刻提供更深的景深 (DOF)。DOF 是指投射清晰图像的透镜和晶圆之间可接受的距离范围。这种改进的 DOF 允许在整个晶圆表面上形成更均匀的图案，从而减少制造缺陷。
减少对分辨率增强技术 (RET) 的依赖：由于固有的分辨率提升，浸没式光刻可以减少对复杂 RET 方法的需求。RET 技术是用于校正限制传统光刻分辨率的光衍射效应的计算过程。简化流程可以缩短周转时间并降低成本。
改进的临界尺寸均匀性 (CDU)：CDU 指的是晶圆上特征尺寸的变化。与干式光刻相比，浸没式光刻有助于实现更好的 CDU。这种均匀性对于一致的芯片性能至关重要。
浸没式光刻的缺点
复杂性和成本：与干式光刻相比，浸没系统增加了光刻工具的复杂性。为浸没过程中使用的高纯度水保持清洁和无碎屑的环境也会增加成本。
环境问题：使用后的水处理需要小心处理以避免污染。
有限的可扩展性：随着特征尺寸不断缩小，浸没式光刻的有效性最终会达到极限。研究人员正在探索具有更高折射率的替代浸没液体或下一代技术，如 EUV（极紫外）光刻。
