موضوع مقاله: لیتوگرافی فرابنفش فرین | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # لیتوگرافی فرابنفش فرین | مقدمه: اصول اولیه کارکرد ئی‌یووی‌ال شبیه به روش طرح‌نگاری نوری است، با یک سامانه و ماسک که موج را تابانده و متمرکز می‌کند. | ## بخش 1: لیتوگرافی فرابنفش فرین | طرح‌نگاری پرتوافکنی نوری بیش از ۲۰ سال از اصلی‌ترین راه‌های تولید قطعات نیمه هادی بوده‌است. از مدت‌ها قبل پیش‌بینی شده بود که طرح‌نگاری پرتوافکنی نوری، ظرفیت تولید قطعات با هزینه اقتصادی مناسب و اندازه ویژگی (Feature size) کم همراه با تولید کنترل شده مدارهای مجتمع را دارد. نامزد پیشرو و موفق در طرح‌نگاری پرتوافکنی نوری، طرح‌نگاری فرابنفش فرین و طرح‌نگاری پرتوافکنی الکترونی هستند. تنها استثناء nanoimprint است، که از یک الگوی مادر برای برجسته کردن ماده مقاوم با استفاده از دما و فشار بدون هیچ گونه پرتوافکنی استفاده می‌کند. بعضی از فناوری‌ها از یک ماسک برای در معرض قرار گرفتن قسمتی از یک الگو یا تمام الگو در یک گام پرتوافکنی استفاده می‌کنند. همان طور که اشاره شد در طرح‌نگاری پرتوافکنی از ماسک و از ماده مقاوم به پرتو استفاده می‌شود، که ماده مقاوم به پرتو ماده‌ای پلیمری است و در مقابل پرتو تابیده شده به دو صورت از خود رفتار نشان می‌دهد. در مورد ماده مقاوم منفی، همان طور که قبلاً اشاره شد نحوهٔ ایجاد الگو برعکس ماسک خواهد بود و اصول کار مشابه ماده مقاوم مثبت است. تابش در طول‌موج‌‌های EUV، به وسیله همه مواد به میزان زیادی جذب می‌شود، بنابراین، سطوحی از ماسک که باید نور را بازتاب کنند، با چندین لایه پوشانده می‌شوند. روزنه عددی یک سامانه نوری، عدد بدون بعدی است که محدوده زاویه‌ای را که سامانه می‌تواند نور دریافت کند یا خیر، مشخص می‌کند. روزنه عددی ابزار دریافت‌کننده ئی‌یووی‌ال، تقریباً در یک سامانه که چهار برابر کاهش یافته‌است، ۰٫۱ تا ۰٫۲۵ است. | ## بخش 2: لیتوگرافی فرابنفش فرین | از آنجاییکه تابش EUV به میزان زیادی توسط مواد جذب می‌شود، سطحی از ماسک که بازتاب‌کننده نور است، با چندین لایه پوشش داده می‌شود. این لایه‌ها یک بازتاب تشدیدشده براگ (Bragg) شکل می‌دهند که طول‌ موجی نزدیک به طول‌موج‌ اصلی تابانده شده دارد. ماسک ئی‌یووی‌ال شامل یک زیرلایه است که در اثر گرما به میزان کم و با فاکتور شش اینچ مربع منبسط می‌شود، که با چندین لایه از Mo/Si پوشانده می‌شود. ماسک پوشانده شده با چندین لایه، با یک لایه جذب‌کننده که الگوی IC مورد نظر را می‌تواند روی زیرلایه با بزرگنمایی چهار برابر منتقل کند، پوشش داده می‌شود. پوشش‌های چند لایه برای ئی‌یووی‌ال توزیعی از بازتاب‌های براگ دارند که به خاطر وجود لایه‌های دوره‌ای است و به این خاطر این پوشش‌ها داده می‌شود که بازتاب را در یک طول‌موج‌ خاص زیاد کند. در طول‌موج‌‌های ئی‌یووی‌ال (5-20 نانومتر)، تقریباً می‌توان گفت همه مواد ضریب شکست نزدیک به یک دارند. هنک و همکارانش ضریب شکست را به صورت ترکیبی به شکل زیر ارائه کردند: n ̅=1-δ+iβ دو یا بیشتر از دو ماده به‌طور نوعی انتخاب می‌شود تا تشکیل چند لایه دهند، و یک ماده انتخاب می‌شود به‌طوری‌که مقدار δ در طول‌موج‌ عمل‌کننده زیاد باشد و بازتاب را حداکثر نماید. این ماده باید همچنین اتلاف بازدهی کمی داشته باشد، کم شدن β باعث حداقل شدن جذب می‌شود. از آنجا که بازتاب برخورد نرمال برای همه مواد در طول‌موج‌ های EUV کم است، تعداد زیادی از لایه‌ها آرایش پیدا می‌کنند و هرکدام به گونه‌ای قرار می‌گیرد که فاز بازتاب آن با فاز مربوط به لایه‌های دیگر جمع شود؛ بنابراین، دوره‌ای بودن لایه‌ها به این خاطر است که تداخل امواج ناشی از بازتاب هر یک از لایه‌ها که δ بزرگی دارند، را سازنده کند. ماده دیگر طوری‌که δ و β کمی داشته باشد، انتخاب می‌شود تا ضریب کنتراست بین لایه‌ها را حداکثر و جذب را حداقل کند. | ## بخش 3: لیتوگرافی فرابنفش فرین | در گروه موجی با طول‌موج‌ حدود 13.5 نانومتر، Mo و Ru هردو δ بزرگ و β نسبتا کوچکی دارد و سیلیکون δ و β کمی دارد. معادله براگ برای یک چندلایه که از دو ماده یا بیشتر ساخته شده به صورت زیر است: به‌طوری‌که m درجه شکست موج است، d دوره لایه‌ها، و d1 و d2 ضخامت دو لایه در هر دوره هستند. جدای از شباهت به طرح‌نگاری نوری، انجام ئی‌یووی‌ال برای حجم زیاد تولید IC با مشکلات زیادی روبرو است: ماسک و اجزای نوری با چندین لایه پوشانده می‌شوند تا شرایط بازتاب بالا با طول‌موج‌ 13.5 نانومتر فراهم شود. معمولاً لیزر یا تخلیه الکتریکی برای ایجاد یک پلاسمای گاز Xe که با طول‌موج‌‌های بین ۱۰٫۵ تا 14 نانومتر منتشر می‌شود، استفاده می‌شود. اندازه و درخشندگی منبع نوری باید با طراحی سامانه متمرکزکننده بازتابی هماهنگ باشد. پلاسما در منبع باید طوری باشد که نه در جابجایی Xe و دستگاه‌های تخلیه بار مشکلی ایجاد کند و نه در جمع شدن امواج نوری نزدیک هم. پوشش چند لایه‌ای دوره‌ای روی لوازم نوری و ماسک باید دقت بالا و میزان یکنواختی متوسطی در حدود ۰٫۱٪ داشته باشد. فصل مشترک بین لایه‌ها باید کاملاً از هم جدا و تیز باشد تا انعکاس را حداکثر نماید. از آنجا که پوشش چندلایه‌ای حدود ۴۰٪ پرتوهای برخوردی را جذب می‌کند، قسمت‌های نوری و ماسک باید بر روی زیرلایه‌ای با انبساط گرمایی کم ساخته شود. ماده مقاوم باید ضخامتی کمتر از 150 نانومتر داشته باشد تا پرتوی EUV به درستی در اعماق آن تأثیرگذار باشد. | ## جمع‌بندی | اگر از این مشکلات چشم پوشی کنیم، ئی‌یووی‌ال پتانسیل زیادی برای توسعه وضوح طرح‌نگاری تا نیم گام 22 نانومتر و حتی کمتر از این مقدار، دارد.