1. 概要

以往

提起半導體用準分子雷射裝置,幾乎所有機種最為人詬病的,就是經常成本過高。經常成本低的裝置就是好裝置的概念,已深植人心。實際上更換雷射裝置的各項零件,將發生數千萬日幣單位的費用。就算是巨大半導體業界,從經常成本的意義上來說,仍有許多使用者傷透了腦筋。此外,既然必須與曝光裝置組合運用,就成了左右晶圓產量的重要原因之一,有義務維持穩定運轉。好久沒聽人家提及「低成本兼穩定稼動」是雷射裝置的一切意義。

性能只有成本與穩定稼動?

雷射裝置的性能,難道不會影響實際晶圓處理時的解析度、DOF(焦距)等各種關鍵性能?答案應該是「會大大的影響」(才是)。舉幾個代表例子,頻譜影響解析度,波長影響焦距,能量影響均度。

這麼說來,為何以往從未對此進行深度的討論?我們不得不說,是由於曝光裝置需要充分餘量的緣故。換言之,目標解析度必須取充分大的 NA(開口數)、k1(k1=設計規則 x 曝光裝置的 NA/雷射的曝光波長)。然而時至今日,面對如何實現 KrF 的 90 nm 節點、ArF 的 65 nm 節點,已無法繼續忽視雷射裝置的性能。

頻譜的影響

我們用身邊的例子,介紹一下雷射的重要性。談到雷射性能的最重要指標,其中之一就是頻譜。頻譜的內容稍後我們再做說明,但頻譜變動將直接影響 CD(Critical Dimension)。

各位都知道,邏輯圖樣最重要的就是控制閘的尺寸。閘由孤立線形成。ArF 製程在形成 90 nm(k1=0.4)圖樣時,每 1 pm 的頻譜可造成孤立線的 CD 改變 3 nm 左右。而當 k1 降至 0.35,更確認影響程度達到每 1 pm 改變 8 nm。如考量實際 ArF 雷射的頻譜變動寬度為約 0.5 pm,則雷射光本身即可影響 CD 變化達 4 nm。KrF 製程雖沒有 ArF 那麼嚴重,卻也有相同的影響。其影響程度為 110 nm(k1=0.35)級的圖樣,每 1 pm 約 4 nm。

以上就是近年必須控制 CD 尺寸在數個百分比以下的微影業界,已難以忽視雷射本身造成影響的淺顯理解案例。