1. 概要

以往

提起半导体用准分子激光机,几乎所有机型最为人诟病的,就是运营成本过高。运营成本低的装置就是好装置的概念,已深植人心。实际上更换激光装置的各项零件,将发生数千万日元单位的费用。就算是巨大半导体业界,从运营成本的意义上来说,仍有许多使用者伤透了脑筋。此外,既然必须与曝光装置组合运用,就成了左右晶圆产量的重要原因之一,有义务维持稳定运转。好久没听人家提及“低成本兼稳定运转”是激光装置的一切意义。

性能只有成本与稳定运转?

激光装置的性能,难道不会影响实际晶圆处理时的分辨率、DOF(焦距)等各种关键性能?答案应该是“会大大的影响”(才是)。举几个代表例子,光谱影响分辨率、波长影响焦距、能量影响均度。

这么说来,为何以往从未对此进行深度的讨论?我们不得不说,是由于曝光装置需要充分余量的缘故。换言之,目标分辨率必须取充分大的 NA(开口数)、k1(k1=设计规则 x 曝光装置的 NA/激光的曝光波长)。然而时至今日,面对如何实现 KrF 的 90 nm 节点、ArF 的 65 nm 节点,已无法继续忽视激光装置的性能。

光谱的影响

我们用身边的例子,介绍一下激光的重要性。谈到激光性能的最重要指针,其中之一就是光谱。光谱的内容稍后我们再做说明,但光谱变动将直接影响 CD(Critical Dimension)。

各位都知道,逻辑图样最重要的就是控制闸的尺寸。闸由孤立线形成。ArF 制程在形成 90 nm(k1=0.4)图样时,每 1 pm 的光谱可造成孤立线的 CD 改变 3 nm 左右。而当 k1 降至 0.35,更确认影响程度达到每 1 pm 改变 8 nm。如考虑实际 ArF 激光的光谱变动宽度为约 0.5 pm,则激光本身即可影响 CD 变化达 4 nm。KrF 制程虽没有 ArF 那么严重,却也有相同的影响。其影响程度为 110 nm(k1=0.35)级的图样,每 1 pm 约 4 nm。

以上就是近年必须控制 CD 尺寸在数个百分比以下的光刻业界,已难以忽视激光本身造成影响的浅显理解案例。