Immersionlithografie

Immersionlithografie ist eine Form der optischen Lithografie, bei der zwischen der Belichtungsoptik und dem Wafer ein Fluid mit höherem Brechungsindex als Luft eingeführt wird. Durch das Immersionsmedium erhöht sich die effektive numerische Apertur des Objektivs, sodass sich Auflösung und Linienbreite förbesser. In der Praxis wird dafür meist 193-nm-Strahlung (ArF-Lasern) verwendet.

Prinzipiell basiert die Technik darauf, dass die Auflösung von Lithografie proportional zur Wellenlänge geteilt durch die NA ist. Durch das Immersionsmedium steigt der refraktive Index n der Umgebung, wodurch NA größer werden kann und engere Strukturen abgebildet werden können. Das Fluid muss optisch durchlässig bei der Belichtungswelle sein, chemisch mit dem Resist sowie der Waferoberfläche verträglich sein und geringe Defekte verursachen. Typische Immersionsflüssigkeiten sind fluorierte Öle mit einem hohen Brechungsindex, die speziell für den Belichtungsprozess formuliert werden.

Aufbau und Prozess erfordern ein integriertes Fluidmanagement, um Blasen, Verunreinigungen und Tropfenbildung zu minimieren. Spezifische Module in Stepper- oder Scanner-Systemen führen das Öl zu und halten es während der Belichtung konstant, gefolgt von Reinigungs- und Wechselprozessen zwischen den Standby-Feeder. Die Technologie stellte eine bedeutende Lösung dar, um feine Strukturgrößen bei 193-nm-DUV-Lithografie zu ermöglichen und die Produktivität zu erhöhen.

Geschichte und Status: Immersionlithografie wurde in den 2000er-Jahren eingeführt und von mehreren Herstellern, darunter Nikon und Canon, in kommerzielle Systeme integriert. Sie spielte eine zentrale Rolle bei vielen IC-Prozessen, insbesondere für kritische Schichten, bevor die Entwicklung der EUV-Lithografie fortgeschritten wurde. Heute wird Immersionstechnologie weiterhin genutzt, oft in Kombination mit fortgeschrittenen Musterungstechniken, während EUV eine Alternative für die nächsten Generationen darstellt.