Licht in het diep-ultraviolette gebied dat in halfgeleiderlithografie wordt gebruikt. DUV-lithografie verwijst doorgaans naar belichting met KrF-excimeerlasers (248 nm) en ArF-excimeerlasers (193 nm) als lichtbron.
Japanse benaming: DUV(深紫外線)
“DUV (diep-ultraviolet)” komt voor in 2 oefenvragen uit 2 onderwerpen, bijv. Siliciumfotonica, Procesmaterialen (gassen, chemicaliën).
Vakgebied: Lithografie
De lichtbronnen voor lithografie zijn verschoven van de g-lijn (436 nm) en i-lijn (365 nm) van kwiklampen naar het kortgolvigere diep-ultraviolet (DUV). DUV-lithografie gebruikt excimeerlasers: KrF, met krypton en fluor, straalt uit op 248 nm en ArF, met argon en fluor, op 193 nm. KrF kwam volledig in gebruik vanaf de generatie van 0,25 µm aan het eind van de jaren 1990 en verspreidde zich samen met de chemisch versterkte resist (CAR). Er werd ook een F2-laser van 157 nm met een nog kortere golflengte ontwikkeld, maar problemen met lensmaterialen en andere kwesties, samen met de komst van ArF-immersielithografie, hielden hem buiten de volumeproductie.
De oplosbare structuurgrootte wordt benaderd met de vergelijking van Rayleigh R = k1·λ/NA: hoe korter de golflengte λ en hoe groter de numerieke apertuur NA, hoe fijner de patronen. Bij droge ArF, met lucht tussen lens en wafel, ligt de bovengrens van de NA rond 0,93, maar ArF-immersielithografie vult die ruimte met water en gebruikt de brekingsindex daarvan bij 193 nm (ongeveer 1,44) om de NA tot 1,35 te verhogen. Met NA 1,35 en k1 0,27 is bijvoorbeeld R ≈ 39 nm (halve pitch); fijnere patronen worden gemaakt in combinatie met multi-patterning zoals SADP.
EUV-belichting gebruikt extreem ultraviolet licht van 13,5 nm, ongeveer 1/14 van de 193 nm van DUV, en kan in één belichting fijnere patronen afbeelden. EUV-licht wordt echter zelfs door lucht en glas sterk geabsorbeerd, zodat vacuüm, multilaagspiegels en reflecterende maskers nodig zijn. DUV gebruikt lenzen van kwartsglas en calciumfluoride met doorlatende maskers en heeft geen vacuüm nodig. EUV-apparatuur is veel duurder, terwijl DUV een volwassen technologie is met voordelen in kosten en productiviteit. EUV gebruikt NA 0,33, en High-NA EUV met NA 0,55 wordt sinds het midden van de jaren 2020 ingevoerd.
Zelfs bij de productie van de modernste logica en DRAM wordt EUV alleen gebruikt voor de lagen die de fijnste patronen nodig hebben, terwijl veel andere lagen worden belicht met ArF-immersie, droge ArF of KrF. Lagen die minder precisie vragen en patronen voor ionenimplantatie gebruiken ook KrF of de i-lijn. Logica op volwassen nodes, vermogenshalfgeleiders, analoge schakelingen, MEMS en siliciumfotonica worden vooral met DUV-lithografie gemaakt. DUV-scanners, excimeerlasers en resists blijven daarom essentiële technologieën in de halfgeleiderproductie, ook nu EUV zich verspreidt.
Antwoord: A. Dezelfde siliciummaterialen als bij CMOS en apparatuur en processen zoals wafers met grote diameter, lithografie en etsen kunnen worden gebruikt
In siliciumfotonica worden op SOI-wafers golfgeleiders gemaakt met lithografie en droog etsen, pn-juncties van modulatoren met ionenimplantatie en Ge-fotodetectoren met selectieve epitaxiale groei, en worden elektroden met metalen bedrading verbonden. Dit zijn allemaal materialen en processen die in CMOS-fabrieken gevestigd zijn, zodat op wafers van 200 mm of 300 mm met hoge nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid in massa kan worden geproduceerd. Golfgeleiders zijn enkele honderden nm breed, zodat de miniaturisering van de modernste logica niet nodig is en DUV-belichting volstaat. Verbindingshalfgeleiders zoals InP brengen daarentegen een risico op contaminatie mee en worden doorgaans gescheiden van CMOS-fabrieken verwerkt.
Antwoord: A. Synthetisch kwartsglas
Bij ArF-belichting (193 nm) wordt synthetisch kwartsglas, dat licht met korte golflengte goed doorlaat en weinig thermisch uitzet, als maskersubstraat gebruikt, waarop met een lichtafschermende chroomlaag of een fase-verschuivende laag het patroon wordt gemaakt. Natronkalkglas absorbeert diep-ultraviolet licht en zet sterk thermisch uit, dus het is onbruikbaar. Omdat er voor EUV geen materiaal is dat licht doorlaat, is het masker van het reflecterende type, met een meerlaagse structuur op glas met vrijwel nul thermische uitzetting.
DUV gebruikt KrF- (248 nm) of ArF-excimeerlasers (193 nm) en belicht via lenzen en doorlatende maskers. EUV gebruikt licht van 13,5 nm en heeft daarom vacuüm, spiegels en reflecterende maskers nodig. EUV kan in één belichting fijnere patronen afbeelden, maar de apparatuur is duur.
Ja. ArF-immersielithografie is DUV-lithografie met een ArF-excimeerlaser (193 nm), waarbij water de ruimte tussen lens en wafel vult om de numerieke apertuur tot 1,35 te verhogen.
Meestal wordt ze niet tot DUV gerekend. De i-lijn is licht van 365 nm uit een kwiklamp, en DUV-lithografie verwijst normaal naar belichting met KrF- of ArF-excimeerlasers.
Golfgeleiders zijn enkele honderden nm breed, zodat de miniaturisering van de modernste logica niet nodig is en DUV-belichting volstaat.
Wat is de belangrijkste reden waarom siliciumfotonica gesch…Natronkalkglas absorbeert diep-ultraviolet licht en zet sterk thermisch uit, dus het is onbruikbaar.
Welk materiaal wordt gebruikt voor het substraat van fotoma…Siliciumfotonica Droog etsen Ionenimplantatie Selectieve epitaxiale groei CMOS InP (indiumfosfide) Antireflectiecoating (BARC) ArF-excimeerlaser Chemisch versterkte resist (CAR) EUV-belichting