Kuvaa lyhyesti
fotolitografia tarkoittaa, että maskiversion maskiversio siirretään alustalle fotoresistillä (tunnetaan myös valoresistillä) valaistuna. teknologiaa. Pääprosessi on: Ensinnäkin ultraviolettivalo säteilytetään maskiversion läpi fotoresistikalvoon kiinnitetyn substraatin pinnalle, mikä aiheuttaa kemiallisen reaktion valotetulla alueella; sitten liuotti valotusalueen tai valottamattoman alueen kehittämällä tekniikoita. Fotoresist (aiemmin positiivinen fotoresisti, jälkimmäistä kutsutaan negatiiviseksi fotoresistiksi), mahdollistaa maskin versiossa olevan grafiikan fotoresistikalvolle; lopuksi kuvion siirtäminen alustalle etsaustekniikalla.
Prosessi
Kaksi prosessia
Perinteinen litografiatekniikka on ultraviolettivalo, jonka aallonpituus on 2000 - 4500 angströmiä kuvainformaation välittäjänä, jossa on fotosintoitu etsausaine on välimuoto (kuvan tallennus ) väline grafiikan muunnoksen, siirron ja käsittelyn toteuttamiseksi ja lopuksi kuvainformaation siirtämiseksi kiekkoprosessiin (pääasiassa heijastuksia) tai väliainekerrokseen. Laajassa mielessä se sisältää kaksi pääasiallista kevyiden kopiointi- ja syövytysprosessien näkökohtaa.
1 Optokopiointiprosessi: Esivalmistettu laite tai piirigrafiikka ohjataan tarkasti valmiiksi pinnoitetulle pinnalle tai eristekerrokseen vaaditun sijainnin mukaan. Fotoresisti on ohut kerros.
Kuva 2 Fotolitografia (2 kuvaa)
2 etsausprosessi: Resisti kemiallisilla tai fysikaalisilla menetelmillä. Kerroksellinen kiekon pinta tai dielektrinen kerros poistetaan, jolloin saadaan kuvio, joka on täysin yhdenmukainen kiekon pinnan tai eristeen resistin ohutkerroskuvion kanssa kerros. Integroidun piirin toiminnalliset kerrokset menevät stereoskooppisesti päällekkäin, joten fotolitografiaprosessi toistetaan aina useita kertoja. Esimerkiksi laajamittaisen integroidun piirin on suoritettava kaikki kunkin grafiikkakerroksen kohdat noin 10 kertaa. Suppeassa mielessä fotolitografiaprosessi tarkoittaa vain optista kopiointiprosessia, eli 4-5 tai 3-5 prosessia.Päävirtaus
Optisen kopiointiprosessin pääprosessi on esitetty kuvassa 2:
Altistusjärjestelmä
Valotustila
Yleinen altistuminen Tapa luokitellaan seuraavasti:
Kosketusaltistuksen ja kontaktittoman altistuksen välinen ero on se, että maskin ja kiekkojen välinen suhteellinen suhde erottuu tiiviisti altistuksen aikana. Kosketusvalotuksella on korkea resoluutio, suuri kopioalue, hyvä kopiointitarkkuus, yksinkertainen valotuslaite, kätevä käyttö ja korkea tuotantotehokkuus. Se on kuitenkin altis vaurioitumiselle ja saastumiselle sekä kiekon valoherkälle kumipinnoitteelle, mikä vaikuttaa tuottoon ja maskin käyttöikään, ja kohdistustarkkuuden kasvu on myös rajoitettua. Yleisesti uskotaan, että kosketusaltistus soveltuu vain erillisille komponenteille ja keskisuurille ja pienille integroiduille piireille.
Kosketukseton altistuminen viittaa pääasiassa projektioaltistukseen. Projektiovalotusjärjestelmässä maskikuvio kuvataan valoherkälle kerrokselle optisen järjestelmän kautta, eikä maski ole kosketuksissa kiekon valoherkän kumikerroksen kanssa, mikä ei aiheuta vaurioita ja kontaminaatiota, korkeaa saantoa ja kohdistusta. tarkkuus on myös korkea. Täytä korkeiden integrointilaitteiden ja piirituotannon vaatimukset. Projektioaltistus on kuitenkin monimutkaista ja teknisesti vaikeaa, joten se ei sovellu halvempien tuotteiden valmistukseen. Nykyaikainen sovellus on laajin 1:1-kertainen kokonaisheijastuksen skannausvalotusjärjestelmä ja X:1-kertainen suoraan vaiheittaiseen toistuvaan valotusjärjestelmään kiekoilla.
Johdanto
Suora vaiheittainen toistovalotusjärjestelmä (DSW) Suuren mittakaavan integroitu piiri vaatii korkeaa resoluutiota, suurta tarkkuutta ja suuren halkaisijan kiekkojen käsittelyä. Suorat vaiheittain toistuvat valotusjärjestelmät ovat optisia valotusjärjestelmiä, jotka on kehitetty mukautumaan näihin keskinäisiin rajoituksiin. Tärkeimmät tekniset ominaisuudet ovat:
1 käyttämällä samantasoisen segmentoinnin periaatetta kattamaan yhden valotusalueen suurimmasta sirun alueesta vähimmäiskuvausyksikkönä, mikä luo olosuhteet korkean resoluution optisten järjestelmien saamiseksi.
2:ta käytetään toistamaan valotusta tarkalla paikannusohjaustekniikalla ja automaattisilla kohdistustekniikoilla suuren alueen kuvan siirtämiseksi yhdessä, mikä täyttää kiekon halkaisijan kasvamisen todelliset vaatimukset.
3 lyhentää kuvansiirtoketjua, vähentää prosessin aiheuttamia vikoja ja virheitä ja saada korkea tuotto.
4 käyttää tarkkaa automaattista tarkennustekniikkaa, jolla vältetään korkean lämpötilan prosessin kiekkojen muodonmuutosten vaikutus kuvanlaatuun.
5 Ottaa käyttöön alkuperäisen automaattisen valintamekanismin (kirjaston), se ei ole vain parannusaste, vaan myös perinteinen valotusjärjestelmä, joka pystyy tuottamaan joustavasti monipiiriyhdistelmiä.
Tämä järjestelmä on tarkkuusmonimutkainen valo-, kone- ja sähköjärjestelmä. Se on jaettu kahteen luokkaan optisessa järjestelmässä. Yksi on täydellinen taitekuvausjärjestelmä, joka käyttää 1/5 ~ 1/10 suurennusta, tekniikka on kypsä; yksi on 1: 1-kertainen taiteheijastusjärjestelmä, yksinkertainen optinen reitti, alhaiset vaatimukset.
Fotoresist
Fotoresisti, jota kutsutaan fotoresistiksi tai resistiksi, viittaa polymeeriyhdisteeseen, joka voi muuttaa vastustusta valon jälkeen. Hiukkanen on jaettu kahteen luokkaan.
1 positiivinen fotoresisti: Hajoamisreaktio valoa vastaanottavassa osassa voidaan liuottaa kehitettä varten. Vasemman valottoman osan kaavio on yhdenmukainen maskin kanssa. Positiivisen vastuksen etuna on korkea resoluutio, epäherkkä seisovan aallon vaikutukselle, suuri altistuminen, alhainen neulan tiheys ja myrkyttömyys, ja se soveltuu erittäin intensiivisten laitteiden tuotantoon.
2 negatiivinen fotoresisti: Valoa vastaanottava osa saa aikaan ristikkäisen reaktion, ja kehite liuottaa valottamattoman osan, ja saatu grafiikka täydentää maskia. Negatiivisen vastuksen tarttuvuus ja korkea herkkyys sekä kehitysolosuhteet eivät ole tiukat, sopivat matalalle intensiteetille soveltuville laitteille.
Puolijohdelaitteet ja integroidut piirit ovat asettaneet yhä korkeampia vaatimuksia valolitografiatekniikoille, mikä edellyttää kuvan läpipääsyn yksikköpinta-alalla olevan tiedon määrän olevan lähellä tavanomaisen optiikan rajoja. Fotolitografian yleinen aallonpituus on 3650 - 4358 angströmiä, ja hyötyresoluution odotetaan olevan noin 1 mikroni.
Geometrisen optiikan periaate mahdollistaa aallonpituuden ulottuvan alaspäin noin 2000 angströmin kauko-ultraviolettiaallonpituudeksi, joka on noin 0,5-0,7 mikronia. Edistyneen valotusjärjestelmän lisäksi mikrometrigrafiikka on erittäin alttiina ominaisuuksille, kalvonmuodostusteknologialle, kehitysteknologialle, erittäin puhtaalle ympäristönhallintatekniikalle, etsausteknologialle, kiekkojen tasaisuudelle, muodonmuutosten hallintatekniikalle jne. Vaatimukset. Siksi prosessiprosessin automatisointi ja matemaattinen mallintaminen ovat kaksi tärkeää tutkimussuuntaa.
Perusvaihe
1. Ilmafaasin pohjamuotti
2. Pyörivä paisto
3. Pehmeä leivonta
< P> 4. Kohdistus ja valotus5. Valottamisen jälkeen paistaminen (PEB)
6. Kehitys
7. Neijing Bake
< P> 8. Kehityksen tarkistusFotolitografia
Litografia on tärkeä prosessi tasotransistorien ja integroitujen piirien tuotannossa. Se on puolijohdekiekon pinnalla oleva maski (kuten piidioksidi) prosessointitekniikan suorittamiseksi epäpuhtauksien domeenin diffuusiota varten.
Zonor-fotolitografia
Eksimeerifotolitografiatekniikkaa käytetään nykyisenä valtavirran fotolitografiatekniikkana, joka sisältää pääasiassa 248 nm:n KrF-eksimeerilasertekniikat, joiden ominaiskoko on 0,1 μm; 193 NM Arf-eksimeerilaserteknologia (IMMersion, 193i), jonka ominaiskoko oli 65 nm. Niistä 193 NM immersiofotolitografia on pisin ja kilpailukykyisin kaikista litografiatekniikoista ja miten tutkimuskohteita voidaan kehittää edelleen. Perinteisen valoresistin litografian ja valotuslinssin väliaineena on ilma, kun taas immersiotekniikka muunnetaan nestemäiseksi väliaineeksi. Itse asiassa, koska nestemäisen väliaineen taitekerroin on lähempänä valotuslinssimateriaalin taitekerrointa, linssin halkaisijaa ja numeerista aukkoa (NA) voidaan lisätä merkittävästi ja tarkennussyvyyttä (DOF) ja valotusta voidaan lisätä. lisääntynyt merkittävästi. Katolinen suvaitsevaisuus (EL), upotuslitografiatekniikka käyttää tätä periaatetta resoluutionsa lisäämiseen.
Maailman kolmen suurimman fotolitografian tuottajan ASML:n, NIKONin ja Cannonin ensimmäisen sukupolven upotusfotolitografiamallit on parannettu alkuperäisen 193 nm:n kuivasalamakoneen pohjalta, mikä on huomattavasti pienempi. Ramppi; D kustannukset ja riskit. Koska immersiolitografiajärjestelmän periaate on selkeä ja olemassa olevaa litografiaa ei muuteta, 193 nm:n Arf-eksimeerilaserfotolitografiaa on käytetty laajalti 65 nm:ssä tai sitä pienemmässä; ARF-upotusfotolitografiatekniikka on 45 nm solmu Suurin tuotannon valtavirran tekniikka.
Edistääkseen 193i-teknologiaa 32 ja 22 nm:n tekniseen solmuun, fotolitografia-asiantuntijat ovat etsineet uusia teknologioita, eikä parempaa uutta fotolitografiatekniikkaa ole olemassa aiemmin, kaksi valotustekniikkaa (tai kaksi muotoilutekniikkaa, DPT ) tulee ihmisten kuuma paikka. Arf-immersion kaksi valotustekniikkaa ovat olleet 32 nm solmujen kilpailukykyisin tekniikka; alemmissa 22 nm solmuissa tai jopa 16 nm solmutekniikassa immersiofotolitografiatekniikalla on huomattavia etuja.
Upotusfotolitografian kohtaamiin haasteisiin kuuluvat: Kuinka ratkaista valotuksen aikana syntyvien vikojen, kuten kuplien ja saastumisen, ongelma; Ramppi; D:llä ja vedellä on hyvä yhteensopivuus ja taitekerroin yli 1,8 valoa Intensiivisiä ongelmia; optiset linssimateriaalit ja nestemäiset upotusmateriaalit, joilla on suuri taitekerroin; ja tehollisen numeerisen aukon Na-arvojen laajentaminen. Neula haastaa nämä vaikeudet, ja maan sisäiset asiantuntijat ovat tavanneet asiaan liittyvää tutkimusta ja ehdottavat vastaavia vastatoimia maissa, joissa maat ja ASML, Nikon ja IBM ovat edistyneet. Upotusfotolitografiaa kehitetään kohti suurempaa numeerista aukkoa pienempien salamanleveysvaatimusten täyttämiseksi.
Perinteinen ultraviolettifotolitografiamenetelmä
litografiateknologian resoluution lisäämiseksi on lisätä Na:ta tai linssin kutistumista, ja ensimmäinen normaalimenetelmä on lyhentää aallonpituutta. Jo 1980-luvulla äärimmäinen UV-fotolitografia on aloittanut teoreettisen tutkimuksen ja esikokeilun, tämän tekniikan valonlähde on erittäin kaukovioletti valo, jonka aallonpituus on 11-14 nm ja periaatetta käytetään pääasiassa lyhyellä aallonpituudella. altistumisen lähde. Litografian tarkoituksen parantamiseksi. Koska kaikilla optisilla materiaaleilla on voimakas absorptio aallonpituuden aallonpituudesta, voidaan käyttää vain heijastavia optisia polkuja. EUV-järjestelmä koostuu pääasiassa neljästä osasta, jotka ovat heijastava projektiovalotusjärjestelmä, heijastava fotoresist, äärimmäisen ultraviolettivalolähdejärjestelmät ja fotolitografiset pinnoitteet, joita voidaan käyttää ultraviolettisäteilylle. Sen pääkuvausperiaate on erittäin pitkä ultraviolettivalon aallonpituus 10-14 nm. Jaksottainen monikerroksinen filmipeili projisoidaan heijastavalle maskilevylle, ja heijastavan maskin heijastama ultraviolettivaloaalto koostuu useista peileistä. Supistettu projektiojärjestelmä, projisointi integroidun piirin geometria heijastavan maskin päällä on kuvattu piikalvon pinnan fotoresistiin, muodostaa jännittävän kuvion integroidun piirin valmistuksesta.
Tällä hetkellä EUV-tekniikan käyttämä valotusaallonpituus on 13,5 nm, koska sillä on niin lyhyt aallonpituus, ettei optista naapuriefektin korjaustekniikkaa (OPC) tarvitse käyttää kaikessa litografiassa, joten se voi. Tekniikat ulottuvat alla oleviin teknologiasolmuihin 32 nm. Syyskuussa 2009 Intel esitteli maailmalle 22 NM:n prosessikiekkoja sanoen jatkavansa 193 nm:n upotusfotolitografiateknologian käyttöä ja suunnittelevansa EUV- ja EBL-valotustekniikan avulla 193 nm:n upotusfotolitografiateknologian laajentamista 15 ja 11 nm:n prosessisolmuihin.