Fotolitografie

Stručně popisuje

fotolitografie znamená, že masková verze verze masky je přenesena na substrát pomocí fotorezistu (také známého fotorezistu) při osvětlení. technika. Hlavním procesem je: Nejprve je ultrafialové světlo ozářeno přes verzi masky na povrch substrátu připojeného k filmu fotorezistu, což způsobí chemickou reakci v exponované oblasti; poté rozpustil exponovanou oblast nebo neexponovanou oblast vývojovými technikami. Fotorezist (dříve známý jako pozitivní fotorezist, druhý se nazývá negativní fotorezist), umožňující zobrazení grafiky na verzi s maskou na film fotorezistu; nakonec přenesení vzoru na substrát technologií leptání.

Proces

Dva procesy

Konvenční litografickou technikou je ultrafialové světlo s vlnovou délkou 2000 až 4500 angstromů jako nosič obrazové informace, s fotozabarvením Leptadlo je meziprodukt (záznam obrazu ) médium pro realizaci transformace, přenosu a zpracování grafiky a nakonec přenos obrazové informace do procesu waferu (hlavně odrazů) nebo vrstvy média. V širším smyslu zahrnuje dva hlavní aspekty procesů kopírování a leptání světlem.

1 Proces optického kopírování: Prefabrikované zařízení nebo grafika obvodu je přesně přenesena na předem potažený povrch nebo dielektrickou vrstvu podle požadované polohy. Fotorezist je tenkovrstvý.

Obrázek 2 Fotolitografie (2 fotografie)

2 Proces leptání: Pomocí chemických nebo fyzikálních metod odopřete rezist Vrstvený povrch destičky nebo dielektrická vrstva se odstraní, čímž se získá vzor, který je plně konzistentní se vzorem tenké vrstvy rezistu na povrchu destičky nebo dielektriku vrstva. Funkční vrstvy integrovaného obvodu se stereoskopicky překrývají, a proto se proces fotolitografie vždy vícekrát opakuje. Například rozsáhlý integrovaný obvod má dokončit všechny průchody každé vrstvy grafiky asi 10krát. V užším smyslu se proces fotolitografie týká pouze procesu optického kopírování, to znamená procesu od 4 do 5 nebo od 3 do 5.

Hlavní tok

Hlavní proces procesu optického kopírování je znázorněn na obrázku 2:

Expoziční systém

Expoziční režim

Běžná expozice Způsob je klasifikován následovně:

Rozdíl mezi kontaktní expozicí a bezkontaktní expozicí je v tom, že relativní vztah mezi maskou a destičkami je během expozice těsně oddělen. Kontaktní expozice má vysoké rozlišení, velkou plochu kopírování, dobrou přesnost kopírování, jednoduché osvitové zařízení, pohodlnou obsluhu a vysokou efektivitu výroby. Je však náchylný k poškození a kontaminaci masky a fotocitlivého pryžového povlaku na plátku, což ovlivňuje výtěžnost a životnost masky a zvýšení přesnosti vyrovnání je také omezené. Obecně se má za to, že kontaktní expozice je vhodná pouze pro diskrétní součástky a střední a malé integrované obvody.

Bezkontaktní expozice se týká především projekce. V projekčním expozičním systému se vzor masky zobrazuje na fotocitlivé vrstvě prostřednictvím optického systému a maska není v kontaktu s fotocitlivou pryžovou vrstvou na plátku, což nezpůsobuje poškození a kontaminaci, vysokou výtěžnost a zarovnání. přesnost je také vysoká. Splňují požadavky na vysoce integrační zařízení a výrobu obvodů. Projekční expozice je však složitá a technicky obtížná, proto není vhodná pro výrobu low-endových produktů. Moderní aplikace je nejrozšířenější 1: 1 krát totální reflexní skenovací expoziční systém a X: 1 krát přímo krok za krokem systém opakované expozice na waferech.

Úvod

Systém přímého opakování expozice krok za krokem (DSW) Rozsáhlý integrovaný obvod vyžaduje vysoké rozlišení, vysokou přesnost a zpracování waferů s velkým průměrem. Systémy přímého opakování expozice krok za krokem jsou systémy optické expozice vyvinuté tak, aby se přizpůsobily těmto vzájemným omezením. Hlavní technické vlastnosti jsou:

1 využívající princip segmentace ve stejné rovině k pokrytí jedné expoziční oblasti maximální plochy čipu jako minimální zobrazovací jednotky, čímž jsou vytvořeny podmínky pro získání optických systémů s vysokým rozlišením.

2 se používá k opakované expozici s technologií řízení přesné polohy a technikami automatického zarovnání, aby se dosáhlo přenosu velkoplošného obrazu v kombinaci, čímž jsou splněny skutečné požadavky na zvýšení průměru plátku.

3 zkrátí řetězec přenosu obrazu, sníží vady a chyby způsobené procesem a získáte vysokou výtěžnost.

4 využívá přesnou technologii automatického ostření, aby se zabránilo vlivu deformace plátku při vysokoteplotním procesu na kvalitu kvality zobrazení.

5 Přejímá původní automatický výběrový mechanismus (knihovnu), nejde pouze o míru zlepšení, ale také o běžný osvitový systém schopný flexibilní výroby víceokruhové kombinace.

Tento systém je přesný komplexní světelný, strojní a elektrický systém. Na optickém systému se dělí do dvou kategorií. Jedním z nich je celkový refrakční zobrazovací systém, který využívá 1/5 ~ 1/10 zmenšení zvětšení, technologie je vyspělá; jeden je 1:1 krát refrakční-reflexní systém, jednoduchá optická dráha, nízké požadavky.

Fotorezist

Fotorezist, označovaný jako fotorezist nebo rezist, se týká polymerní sloučeniny, která může změnit odpor po světle. Částice se dělí do dvou kategorií.

1 pozitivní fotorezist: Degradační reakci v části přijímající světlo lze rozpustit pro vývojku. Schéma neexponované části vlevo je v souladu s maskou. Kladný odpor má výhody vysokého rozlišení, necitlivosti na efekt stojatých vln, velké expozice, nízké hustoty jehly a netoxicity a je vhodný pro výrobu vysoce intenzivních zařízení.

2 negativní fotorezist: Část přijímající světlo vytváří křížovou reakci a neexponovaná část je vývojkou rozpuštěna a získaná grafika je komplementární k masce. Adheze negativního rezistu a vysoká citlivost a podmínky vyvolávání nejsou přísné, vhodné pro zařízení vhodná pro nízkou intenzitu.

Polovodičová zařízení a integrované obvody kladou stále vyšší požadavky na fotolitografické techniky, které vyžadují, aby množství informací, které je nutné k průchodu obrazu v jednotkové oblasti, se blížilo limitům konvenční optiky. Běžná vlnová délka fotolitografie je 3 650 až 4 358 angstromů a očekává se, že užitné rozlišení bude asi 1 mikron.

Princip geometrické optiky umožňuje, aby se vlnová délka rozšířila směrem dolů na vlnovou délku vzdáleného ultrafialového záření asi 2000 angstromů, což je přibližně 0,5 až 0,7 mikronu. Kromě pokročilého osvitového systému je mikrometrická grafika vysoce vystavena charakteristikám, technologii tvorby filmu, technologii vývoje, technologii řízení ultračistého prostředí, technologii leptání, plochosti plátku, technologii kontroly deformace atd. Požadavky. Automatizace a matematické modelování procesního procesu jsou proto dva důležité směry výzkumu.

Základní krok

1. Spodní forma se vzduchovou fází

2. Rotační pečení

3. Měkké pečení

< P> 4. Zarovnání a expozice

5. Po expozici pečení (PEB)

6. Vývoj

7. Neijing Bake

< P> 8. Kontrola vývoje

litografie je hlavní proces ve výrobě planárních tranzistorů a integrovaných obvodů. Je to maska (jako je oxid křemičitý) na povrchu polovodičového plátku, který provádí procesní techniku pro doménovou difúzi nečistot.

Zonorová fotolitografie

Excimerová fotolitografická technika se používá jako současná mainstreamová fotolitografická technika, včetně 248 nm KrF excimerových laserových technologií s charakteristickou velikostí 0,1 μm; Technologie excimerového laseru 193 NM Arf (IMMersion, 193i) s charakteristickou velikostí 65 nm. Mezi nimi je 193 NM imerzní fotolitografie nejdelší a nejkonkurenceschopnější ve všech litografických technikách a jak dále rozvíjet aktivní body výzkumu. Prostředí mezi tradiční litografií fotorezistu a expoziční čočkou je vzduch, zatímco imerzní technologie je převedena na kapalné médium. Ve skutečnosti, protože index lomu kapalného média je blíže indexu lomu materiálu expoziční čočky, lze průměr čočky a numerickou aperturu (NA) výrazně zvýšit a hloubku zaostření (DOF) a expozici lze výrazně zvýšil. Katolická tolerance (EL), technologie ponorné litografie využívá tento princip ke zvýšení rozlišení.

Tři hlavní světoví výrobci fotolitografie ASML, NIKON a modely první generace ponorné fotolitografie od Cannon jsou vylepšeny na základě původního 193nm suchého blesku, který je značně redukován. R & D náklady a rizika. Protože princip systému imerzní litografie je jasný a stávající litografie se nemění, 193nm Arf excimerová laserová fotolitografie byla široce používána v 65 nm nebo méně; Technologie Imerzní fotolitografie ARF je 45 nm uzel Běžná technologie velké výroby.

Aby bylo možné dále posunout technologii 193i k technickému uzlu 32 a 22 nm, hledali odborníci na fotolitografii nové technologie a dosud neexistuje žádná lepší nová fotolitografická technika, dvě expoziční techniky (nebo dvě formovací techniky, DPT ) se stává oblíbeným místem pro lidi. Dvě expoziční techniky ARF byly nejkonkurenceschopnější technologií 32nm uzlů; u nižších uzlů 22 nm nebo dokonce 16 nm technologie uzlů má technologie imerzní fotolitografie značné výhody.

Mezi výzvy, kterým imerzní fotolitografie čelí, patří: Jak vyřešit problém defektů, jako jsou bubliny a znečištění vznikající při expozici; R & D a voda mají dobrou kompatibilitu a index lomu větší než 1,8 světla Intenzivní problémy; materiály optických čoček a imerzní kapalné materiály s velkým indexem lomu; a rozšíření efektivních hodnot Na numerické apertury. Jehla tyto potíže zpochybňuje a interní experti země se setkali s výzkumem souvisejícím a navrhli odpovídající protiopatření v zemích s pokrokem v zemích a ASML, Nikon a IBM. Imerzní fotolitografie bude vyvinuta směrem k vyšší numerické apertuře, aby vyhovovala požadavkům na menší šířku blesku.

Konvenční metodou ultrafialové fotolitografie

ke zvýšení rozlišení technologie litografie je zvýšení Na neboli smrštění čočky a první normální metodou je zkrácení vlnové délky. Již v 80. letech 20. století započala extrémní UV fotolitografie teoretický výzkum a předběžné experimenty, světelným zdrojem této technologie je extrémně daleké fialové světlo o vlnové délce 11 až 14 nm a princip se používá především s krátkou vlnovou délkou zdroj expozice. Ke zlepšení účelu litografie. Protože všechny optické materiály mají silnou absorpci vlnové délky vlnové délky, lze použít pouze reflexní optické dráhy. EUV systém se skládá hlavně ze čtyř částí, a to reflexních projekčních expozičních systémů, reflexního fotorezistu, systémů zdrojů extrémního ultrafialového světla a fotolitografických povlaků, které lze použít pro ultrafialové záření. Jeho hlavním zobrazovacím principem je extrémně dlouhá vlnová délka ultrafialového světla 10 až 14 nm. Periodické vícevrstvé filmové zrcadlo se promítá na desku odrazné masky a vlna ultrafialového světla odražená odraznou maskou se skládá z množství zrcadel. Redukovaný projekční systém, projekce geometrie integrovaného obvodu na reflexní masce je zobrazena do fotorezistu povrchu křemíkového filmu tvoří vzrušující vzor výroby integrovaného obvodu.

V současné době je vlnová délka expozice přijatá technologií EUV 13,5 nm, protože má tak krátkou vlnovou délku, není potřeba používat technologii optické korekce sousedního efektu (OPC) ve všech litografiích, takže ji lze rozšířit na technologické uzly níže 32 nm. V září 2009 Intel ukázal světu 22 NM procesních waferů s tím, že pokračuje v používání 193nm imerzní fotolitografie a plánuje s EUV a EBL expoziční technologií rozšířit 193nm imerzní fotolitografickou technologii na 15 a 11nm procesní uzel.