Entegre Devre Litografisi{0}}gravür İşbirliğine Dayalı Süreç

Litografi ve gravür, nano ölçekli desen aktarımının iki temel işlemidir ve bunların çözünürlüğü, doğruluğu ve tutarlılığı birlikte cihaz performansı ve veriminin üst sınırını belirler.

Bu makale, fotorezist kaplama, pozlama, geliştirme ve aşındırma sürecinin tamamının temel mekanizmalarını, kontrol parametrelerini ve en son teknolojik gelişimini sistematik olarak sıralamaktadır.

Ayrıntılar aşağıdaki gibidir:

Litografi süreci

Dağlama işlemi

Litografi süreci

Entegre devre çipi üretiminde, desen aktarımının temel teknolojisi olan litografi işlemi, hassas optik ve kimyasal işlemler aracılığıyla maske üzerindeki devre tasarımını katman katman levha yüzeyine kopyalar ve teknolojik gelişimi her zaman çözünürlük iyileştirmesi ve işlem stabilitesi optimizasyonu etrafında dönmüştür.

Fotorezist uygulaması

Süreç, levha vakumla-soğurulup döner kaplayıcı destek masasına sabitlendikten sonra fotorezistin - döndürerek kaplama aşamasıyla başlar, damlayan fotorezist saniyede binlerce devirlik yüksek bir hızda merkezkaç kuvvetinin yardımıyla tekdüze bir film oluşturur ve film kalınlığı koloidal viskozite, solvent özellikleri ve dönüş tarafından hassas bir şekilde kontrol edilir parametreler.

Fotorezist, ışığa duyarlı bir reçine malzemesi olarak sıcaklık ve neme karşı oldukça duyarlı olduğundan, malzeme özelliklerinde dalgalanmaları önlemek için fotorezist alanının sarı ışıkla aydınlatılması ve sıcaklık ve nem ortamının kesinlikle sabit tutulması gerekir.

Fotorezist türleri

Fotorezistler, gelişim özelliklerine göre iki kategoriye ayrılır: maruz kaldıktan sonra, maruz kalan alan geliştirici içinde çözülür ve maruz kalmayan alan korunur; Negatif yapıştırıcı ise tam tersidir ve açıkta kalmayan alan kaldırılır. Spesifik seçim, kenar köprüleme kusurlarını önlemek için pozitif yapıştırıcıları tercih eden yoğun çizgi yapıları gibi devre modelinin topolojik gereksinimlerine bağlıdır.

Önceden-pişirilmiş

Döndürerek kaplamanın ardından levha, filmdeki artık solventin buharlaşmasını teşvik etmek, yapışkan katman ile alt tabaka arasındaki yapışmayı ve maruz kalma girişimine direnme yeteneğini geliştirmek için nitrojen atmosferinde yaklaşık 80 dereceye kadar ısıtılır.

Epozlama

Pozlama aşaması, levhanın kademeli pozlama makinesine veya tarayıcıya yüklendiği model aktarımının kritik bir parçasıdır. Geleneksel adımlayıcılar, bir formülü takip eden çözünürlükle, yakınlaştırmalı mercek sistemi aracılığıyla maske desenini levha yüzeyine dört kat ölçekte yansıtır

R=kλ/NA

burada λ ışık kaynağının dalga boyu, NA merceğin sayısal açıklığı ve k işlem katsayısıdır. Şu anda ana akım ışık kaynağı, alt-dalga boyu çözünürlüğü elde etmek için 193nm dalga boyuna sahip ArF excimer lazeri ve yüksek bir NA lensi kullanıyor. Fiziksel kırınım sınırlarını aşmak için çift pozlama, faz-kayma maskeleri ve optik yakınlık efekti düzeltmesi gibi süper-çözünürlük teknikleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Stepper'ın yükseltilmiş bir biçimi olan tarayıcı, yarık tarama pozlaması aracılığıyla tam genişlikte pozlamayı-değiştirerek görüş alanını etkili bir şekilde genişletir ve lens sapmalarının etkisini azaltır ve gelişmiş işlemlerde standart bir ekipman haline gelmiştir.

Işık-katalitik reaksiyonlarını teşvik ederek, duran dalga etkilerini azaltarak ve desen kenar hatlarını keskinleştirerek fotorezistteki asit-üretici maddeyi hafif ısıl işlem yoluyla etkinleştiren, maruziyet sonrası pişirme (PEB) maruziyet sonrası gereklidir.

Gelişim

Geliştirme sürecinde, pozitif yapıştırıcının maruz kaldığı alan alkalin geliştirici içinde çözünerek maskeyle tutarlı bir kabartma deseni oluşturulur. Negatif yapıştırıcı, maruz kalmayan alanın çözülmesiyle tanımlanır. Geliştirildikten sonra, fotorezistin aşındırma direncini arttırmak ve sonraki aşındırma veya iyon implantasyonu için koruyucu bir maske sağlamak için sert bir şekilde pişirilmesi ve kürlenmesi gerekir.

Son yıllarda aşırı ultraviyole litografi (EUV) teknolojisi, 13,5 nm kısa-dalga boylu ışık kaynağıyla geleneksel optik litografinin çözünürlük sınırını aştı ve 7 nm ve altındaki işlemler için temel pozlama çözümü haline geldi. Kendiliğinden hizalanan çift görüntüleme (SADP) ve kendi-kendiliğinden hizalanan dörtlü görüntüleme (SAQP) gibi çoklu desenleme teknolojileri ile birleştirilen EUV litografi, süreç maliyetlerini ve getirilerini etkili bir şekilde kontrol ederken daha yüksek entegrasyon elde eder.

Ek olarak, tamamlayıcı bir teknoloji olarak nanoimprint litografi (NIL), belirli senaryolarda yüksek hassasiyetli baskı ile-10 nm'nin altında desen hazırlama işlemini gerçekleştirerek benzersiz uygulama potansiyeli ortaya koyar. Bu teknolojilerin koordineli gelişimi, yarı iletken endüstrisinde teknolojik yeniliği ve ürün yinelemesini destekleyerek, litografi süreçlerinin daha yüksek hassasiyet ve daha düşük kusur oranları yönünde gelişimini desteklemeye devam ediyor.

Dağlama işlemi

Entegre devre imalatının aşındırma sürecinde, kuru ve ıslak aşındırma, malzeme çıkarma sürecini hassas bir şekilde kontrol ederek ince film desenlerinin oluşturulmasını sağlar ve ikisi, teknik yollar ve uygulanabilir senaryolar açısından birbirini tamamlar.

Kuru gravür

Kuru aşındırma, çekirdek olarak reaktif iyon aşındırma (RIE) kullanır ve ekipmanı paralel bir plaka yapısını benimser: levha, vakum odasındaki alt elektrota yerleştirilir, üst elektrot topraklanır ve enjekte edilen gaz, pozitif iyonlar, serbest radikaller ve diğer aktif parçacıklar üreten bir plazma oluşturmak için yüksek-frekans voltajı uygulanarak uyarılır.

Bu parçacıklar, elektrik alanının ivmesi altında malzemenin yüzeyini dikey olarak bombardıman eder ve anizotropik aşındırma etkisi elde etmek için vakum sistemi aracılığıyla boşaltılan uçucu ürünler üretmek üzere hedef katmanla kimyasal olarak reaksiyona girer. Bu işlemin anahtarı yüksek bir seçim oranıdır; yani fotorezist ile malzeme katmanı arasındaki aşındırma hızı farkının, desen aktarımının aslına uygunluğunu sağlayacak kadar büyük olması gerekir. Aynı zamanda, yerel desen yoğunluğu farklılıklarından kaynaklanan dağlama oranındaki dalgalanmayı önlemek ve elektrostatik hasarı ve yabancı madde girişini azaltmak için mikro yükleme etkisini engellemek gerekir. Doğruluğu artırmak için, modern RIE teknolojisi sıklıkla endüktif olarak eşleşmiş plazma (ICP) kaynakları veya kapasitif olarak eşleşmiş plazma (CCP) kaynaklarını nano ölçekli kontrol elde etmek için darbeli güç kaynağı ve manyetik alan geliştirme teknolojisiyle birleştirir.

Islak gravür

Islak aşındırma, kimyasal sıvı ile malzeme arasındaki doğrudan reaksiyona dayanır ve iki moda ayrılır: daldırma ve döndürme. Daldırma tipi, levhayı aşındırma tankındaki kimyasal çözeltiye batırır ve difüzyon yoluyla reaksiyon hızını kontrol eder. Döner tip, levhayı döndürerek ve kimyasal sıvıyı püskürterek kütle transfer verimliliğini artırmak için akışkanlar mekaniğini kullanır.

Islak aşındırma doğası gereği izotropik olduğundan, yanal delme özellikleri mikro imalat yeteneğini sınırlar ve fotodirenç maskesi kimyasal sıvılar tarafından kolayca aşınır, bu nedenle çoğunlukla büyük- boyutlu yapıların veya belirli malzemelerin (metal, alüminyum, oksit gibi) işlenmesi için kullanılır. Aşındırma işleminden sonra, kalan fotorezistin, plazma kalıptan çıkarma veya kimyasal soyma yoluyla çıkarılması gerekir; burada plazma kalıptan çıkarma, yapışkan tabakayı ayrıştırmak için oksijen plazmasını kullanır ve kimyasal soyma, özel bir solvent ile seçici olarak çözülür.

Son yıllarda aşındırma teknolojisi daha yüksek hassasiyet ve çevre korumasına doğru gelişti. Kuru alanda, atomik katman aşındırma (ALE), geleneksel RIE'nin çözünürlük sınırlarını zorlamak için yüksek seçiciliğe sahip malzemeleri optimize edilmiş plazma parametreleriyle birleştirerek, kendini sınırlayan alternatif reaksiyonlar aracılığıyla tek atom seviyesinde hassas bir giderim sağlar. Aynı zamanda, üç-boyutlu istifleme yapısı ve gelişmiş paketleme talebi, derin silikon aşındırma, dielektrik katman yüksek en boy oranlı aşındırma ve diğer teknolojilerin geliştirilmesini ve yan duvar hasarını azaltmak için düşük-sıcaklıkta plazma ve gaz karıştırma stratejilerinin kullanımını teşvik eder. Islak proses açısından, çevre dostu kimyasal çözümlerin (flor-içermeyen ve düşük-toksisite formülleri gibi) araştırılması ve geliştirilmesi, aşındırma oranının hassas kontrolünü ve atık sıvıların zararsız şekilde işlenmesini sağlamak için çevrimiçi izleme ve kapalı-döngü kontrol sistemleriyle birlikte bir trend haline geldi.

0040-09094 HAZNE 200mm

Ek olarak, birleşik ıslak{0}kuru işlem gibi hibrit aşındırma teknikleri, ıslak ön işlem yoluyla malzeme stresinin azaltılması ve ardından ince desenli kalıplamanın kurutulması gibi belirli senaryolarda avantajlar sunar. Bu yenilikler, aşındırma sürecini daha verimli, daha yeşil ve daha kesin yönlere doğru yönlendirmeye devam ederek yarı iletken cihaz performansının ve entegrasyonunun sürekli iyileştirilmesini destekliyor.