Laser die met argon en fluor ultraviolet licht van 193 nm golflengte uitzendt. ArF-immersiebelichting, gecombineerd met immersie, is naast EUV de geavanceerde belichtingstechniek. Die met een golflengte van 248 nm is de KrF-excimeerlaser.
Japanse benaming: ArFエキシマレーザー
“ArF-excimeerlaser” komt voor in 1 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Procesmaterialen (gassen, chemicaliën).
Vakgebied: Lithografie
De laserkamer bevat een gasmengsel van een kleine hoeveelheid argon en fluor, verdund in neon als buffergas. Een snelle elektrische ontlading exciteert het mengsel en vormt ArF-moleculen die alleen in aangeslagen toestand gebonden zijn, een excimeer (excited dimer). Wanneer het molecuul een foton van 193 nm uitzendt, valt het terug naar een afstotende grondtoestand en valt het meteen uiteen, zodat het onderste laserniveau feitelijk altijd leeg is en populatie-inversie makkelijk te bereiken is. De laser is gepulst, en lithografielasers werken met herhalingsfrequenties van enkele kHz.
Weinig materialen zijn transparant bij 193 nm, dus projectielenzen worden gemaakt van fused silica met enkele elementen van calciumfluoride. Met zo weinig keuze in glassoorten kan chromatische aberratie niet worden gecorrigeerd zoals in optiek voor zichtbaar licht, en moet de laseroutput in plaats daarvan worden versmald tot een bandbreedte van ruim onder een picometer. Lithografielasers stabiliseren ook de pulsenergie en golflengte van puls tot puls, en de gasvulling op basis van fluor degradeert in de loop van de tijd en wordt periodiek ververst. Ook fotoresists moesten veranderen, omdat fenolische KrF-resists bij 193 nm te sterk absorberen.
De resolutie volgt de Rayleigh-relatie R = k1·λ/NA. Droge ArF-scanners halen een numerieke apertuur (NA) van ongeveer 0,93. ArF-immersie vult de ruimte tussen de laatste lens en de wafer met water, waarvan de brekingsindex bij 193 nm ongeveer 1,44 is, wat een NA tot 1,35 mogelijk maakt. Met k1 dicht bij de praktische grens lossen enkelvoudige belichtingen ruwweg 38 tot 40 nm half-pitch op. Kleinere pitches worden gemaakt met multiple patterning, zoals litho-etch-litho-etch of self-aligned double en quadruple patterning, en zo bereikte ArF-immersie nodes ver onder de grens van een enkelvoudige belichting.
De KrF-excimeerlaser gebruikt krypton en fluor om 248 nm uit te zenden en dient voor minder kritische lagen, waar kosten zwaarder wegen dan resolutie. EUV-lithografie bij 13,5 nm gebruikt helemaal geen excimeerlaser: het licht komt van een tinplasma en de optiek bestaat uit reflecterende spiegels. Zelfs in leading-edge chips waarvan de krapste lagen met EUV worden gepatroneerd, worden veel andere lagen nog met ArF-immersie belicht, die een hogere doorvoer en een volwassen infrastructuur heeft.
Antwoord: C. Argon en fluor (met een buffergas zoals neon)
Een ArF-excimeerlaser exciteert met een ontlading een gasmengsel van weinig argon en fluor, verdund met neon als buffergas, en zendt licht met een golflengte van 193 nm uit. Een excimeer is een molecuul dat alleen in aangeslagen toestand bindt (excited dimer) en uiteenvalt bij terugkeer naar de grondtoestand, waardoor efficiënt ultraviolet licht wordt verkregen. De KrF-excimeerlaser (248 nm) gebruikt krypton en fluor. Met zuurstof en stikstof of waterstof en helium wordt geen licht van 193 nm uitgezonden.
Hij zendt diep-ultraviolet licht van 193 nm uit. De KrF-excimeerlaser, de vorige generatie in de lithografie, zendt uit op 248 nm.
Bij droge ArF zit er lucht tussen de lens en de wafer, wat de numerieke apertuur beperkt tot ongeveer 0,93. Immersie vult die ruimte met water, waardoor de NA stijgt tot ongeveer 1,35 en bij dezelfde golflengte structuren van ruwweg 30 procent kleiner kunnen worden opgelost.
Excimeer is een afkorting van excited dimer, een molecuul zoals ArF dat alleen in aangeslagen toestand gebonden is. Omdat het uiteenvalt zodra het uitzendt, blijft het onderste laserniveau leeg, wat efficiënte laserwerking in het ultraviolet mogelijk maakt.
Een ArF-excimeerlaser exciteert met een ontlading een gasmengsel van weinig argon en fluor, verdund met neon als buffergas, en zendt licht met een golflengte van 193 nm uit.
Welke combinatie van gassen is geschikt voor het opwekken v…Antireflectiecoating (BARC) Chemisch versterkte resist (CAR) EUV-belichting Fasenverschuivingsmasker (phase-shift mask) Fotomasker (reticle) Fotoresist High-NA EUV Immersielithografie Line edge roughness (LER) Multi-patterning