Litografi İşlemi ve Ekipman Prensibi

LitografiPsüreç veEekipmanPilke

I. Litografi sürecine giriş

Litografi işlemi yarı iletken üretim sürecinde önemli bir yere sahiptir ve litografinin kalitesi cihazın performansını doğrudan etkiler.

Aşağıdaki şekil, ASML litografi makinesinin ana yapısını ve dağıtımını göstermektedir, esas olarak şunları içerir: ışık kaynağı, aydınlatma sistemi, maske masası, maske iletim sistemi, projeksiyon litografi objektif merceği, iş parçası masası, silikon gofret transfer sistemi, hizalama sistemi, tesviye ve odaklama sistemi, çevre kontrol sistemi, makine çerçevesi ve titreşim azaltma sistemi, makine kontrol sistemi ve makine yazılımı vb., aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi:

Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi litografi sürecinin temel adımları; epitaksiyel yonganın temizlenmesi, homojenizasyon, ön pişirme, fotolitografi, son pişirme, banyo ve film sıkılaştırmayı içerir.

Epitaksiyel gofretlerin taşınması sırasında, çevre tarafından kirletilebilirler ve bu da epitaksiyel gofretlerin yüzeyinde kirleticilerin oluşmasına neden olabilir. Bu nedenle, epitaksiyel gofret, homojenizasyondan önce yıkanarak epitaksiyel gofretin yüzeyindeki kirleticilerin giderilmesi sağlanmalı, böylece üretim sürecinde cihazın performansını etkileyecek kirliliklerin girmesi önlenmelidir. Temizlendikten sonra, epitaksiyel gofret bir nitrojen gaz tabancasıyla kurutulur veya kuruması için sıcak bir plakaya konur ve ardından epitaksiyel gofret homojenizasyon için bir homojenizatöre yerleştirilir.

Fotorezist ile epitaksiyel gofret arasındaki yapışmayı artırmak ve fotorezistin epitaksiyel gofrete daha iyi tutunmasını sağlamak için, fotorezist eşit şekilde kaplanmadan önce genellikle epitaksiyel gofrete bir yapıştırıcı tabakası uygulanır. Homojenizatör epitaksiyel gofreti vakumla emer ve ardından fotorezistin epitaksiyel gofrete eşit şekilde tutunması için yüksek hızda döndürür. Fotorezistin kalınlığı, dönme hızı ve homojenizasyon süresi ayarlanarak değiştirilir.

Ön pişirme, epitaksiyel levhanın pişirme için sıcak plaka üzerine konulması ve fotorezistteki fazla çözücünün buharlaştırılarak katılaştırılması, böylece fotorezistin epitaksiyel levhaya daha iyi yapışmasının sağlanmasıdır.

Litografi, epitaksiyel levhanın ön pişirme işleminden geçirildikten sonra litografi makinesine konulması ve pozlama yöntemi kullanılarak maske plakasındaki desenin epitaksiyel levhanın yüzeyindeki fotoreziste aktarılması suretiyle desenin aktarımının gerçekleştirilmesidir.

İyi bir litografi efekti elde edebilmek için farklı grafiklere karşılık gelen pozlama dozunun (pozlama süresi) ve pozlama odağının (odak) araştırılması gerekir.

Genel olarak fotolitografi sonrasında, deneysel koşullara göre açığa çıkarılan epitaksiyel yonganın sonradan pişirilip pişirilmeyeceğine karar vermek gerekir; fotorezist kalın ise, sonradan pişirme fotorezist üzerinde kabarcıklara neden olacak ve bu da eninde sonunda litografinin başarısız olmasına yol açacaktır.

Pişirme sonrası aktif maddeyi fotoreziste dağıtır, litografi işlemi sırasında girişimden kaynaklanan duran dalga etkisini ortadan kaldırır ve litografi etkisini iyileştirir. Geliştirme, geliştiricinin ve fotorezistin açığa çıkan kısmı çözmek için kimyasal reaksiyonudur. Genel olarak, hem açığa çıkan hem de açığa çıkmayan kısımlar geliştiriciyle reaksiyona girer, bu nedenle geliştirme süresini araştırmak gerekir. Geliştirme tamamlandıktan hemen sonra, epitaksiyel gofretin bir lavaboya yerleştirilmesi ve fotorezistte kalan geliştiriciyi çıkarmak için akan deiyonize suyla durulanması gerekir.

Sert film, pişirme ve geliştirmeden sonra epitaksiyel gofrettir, böylece fotorezistteki çözücü buharlaşır ve fotorezist ile epitaksiyel gofretin yapışmasını artırır. Film katılaştıktan sonra, litografi etkisini belirlemek ve zamk gidermeden sonra aşındırma mı yoksa yeniden litografi mi yapılacağını belirlemek için fotolitografi desenini görsel olarak incelemek için bir mikroskop kullanılır.

II.Litografi makinesi nasıl çalışır?

Litografi makinesinin farklı pozlama yöntemlerine göre, litografi makinesi kontakt litografi makinesi, yakınlık litografi makinesi, projeksiyon litografi makinesi ve adım litografi makinesi olarak ayrılır ve farklı litografi türlerinin prensibi aşağıda tanıtılacaktır.

Yukarıdaki Şekil (a)'da gösterildiği gibi, temas litografi makinesi maske ile fotorezist arasındaki doğrudan temas yoluyla açığa çıkar ve yapı nispeten basittir, ışık kaynağı merceğin odak noktasında bulunur ve yayılan ışık mercekten geçtikten sonra paralel bir ışık haline gelir ve tüm maske üzerindeki tüm grafikler fotoreziste aktarılır. Bu litografi makinesinin çözünürlüğü mikron aralığındadır, ancak maske ile fotorezist arasındaki doğrudan temas nedeniyle maskenin ömrü büyük ölçüde azalır.

Yakınlık litografi makinesi ile temas litografi makinesi arasındaki fark, maskenin ve fotorezistin doğrudan temas halinde olmaması, maskenin fotorezistten 10 μm uzaklıkta bulunması, ancak fotorezist tarafından buharlaştırılan çözücünün maskeye yapışacak olması ve bunun da maskenin kullanım ömrünü etkileyecek olmasıdır. Ayrıca yakınlık litografisi, temas litografisinden daha düşük bir çözünürlüğe sahiptir ve pozlama çözünürlüğü genellikle 3 μm'den büyüktür.

Litografi makinesi tablasının hareket moduna göre projeksiyon litografi makinesi iki türe ayrılır: adım projeksiyon tipi ve adım tarama tipi.

Şekil (c)’de görüldüğü gibi projeksiyon litografi makinesinin maskesi ile pozlandırılacak epitaksiyel gofret arasına bir mercek eklenerek, maskenin fotorezist ile kirlenmesi önlenmekte ve litografi tekrarlanabilirliği daha iyi hale getirilmektedir.

Adım adım projeksiyon litografi makinesinde açığa çıkarılan desenin boyutu maskedeki desenle aynı olup, oranı 1:1 olup, pozlamanın çözünürlüğü yaklaşık 1 μm'dir.

Adım adım projeksiyon litografi makinesinin çalışma prensibi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:

Adımlı projeksiyon litografi makinesinin çalışma şekli aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:

Adım adım taramalı projeksiyon litografi makinesi ile adım adım projeksiyon litografi makinesi arasındaki fark, maskedeki desenin oranının ve epitaksiyel gofret üzerinde açığa çıkan desenin boyutunun 5:1 veya 10:1 olmasıdır, yani desenin uzunluğu ve genişliği 5:1 veya 10:1 oranına göre azaltılır, burada 10:1 oranı pozlama için kullanılırsa daha yüksek bir çözünürlüğe sahiptir, ancak pozlama süresi 5:1 oranının 4 katıdır, bu nedenle tehlikeye atılan 5:1 oranının çoğu pozlama için kullanılır. Bu şemanın litografi makinesi, genellikle 0,25 μm'den az olan yüksek çözünürlük avantajına sahiptir, bu da şu anda en yaygın kullanılan litografi makinesidir.

İşte adım adım taramalı litografi makinesinin çalışma şekli:

Adımlı projeksiyon litografisine göre tarama litografi makinesi daha karmaşık bir şekilde hareket eder ve tabla hareket ederken litografi plakası ters yönde hareket eder.

Bu tip hareket litografi alanını artırır.

Adım projeksiyonu ile adım tarama hareketleri arasındaki farklar hakkında daha fazla bilgi nasıl edinebilirim? Aşağıdaki şekil iki çalışma yöntemi ve tarama alanı arasındaki farkı göstermektedir, adım tarama hareket modu daha büyük bir çalışma alanına ve daha hassas bir yerelliğe sahiptir.

İki çalışma yöntemi örnek olarak alınırsa, adım projeksiyonu daha çok dikdörtgen bir huniye benzer, litografide dikdörtgen hunideki ışık aynı anda dışarı atılır ve litografi işi tek seferde tamamlanır. Adım adım taramalı litografi makinesi konik bir huniye benzer ve litografi çalışırken ışık aşağı doğru dolar ve masa hareket eder. Tezgahtaki ışık daha düzgün ve hassastır.

III.Fotorezistler için pozitif ve negatif yapıştırıcılar

Litografi teknolojisi esas olarak maskedeki deseni litografi makinesinin pozlaması ve maruz kalan epitaksiyel levhanın geliştirilmesi yoluyla fotoreziste aktarır. Fotorezistin ana bileşenleri reçineler, fotobaşlatıcılar ve çözücülerdir. Pozlamadan sonra, fotorezist bileşimindeki fotobaşlatıcının kimyasal özellikleri değişir ve desen transferi geliştirmeden sonra tamamlanır. Fotorezistler, pozlama geliştirmeden sonraki özelliklerine göre pozitif fotorezistler ve negatif fotorezistler olarak ikiye ayrılır. Aşağıdaki Şekil (a)'da gösterildiği gibi, pozitif fotorezist geliştirmeden sonra maruz kalan alandan çıkarılır ve yaygın olarak kullanılan pozitif fotorezist DuPont tarafından üretilen SPR200'dür; Pozitif fotorezistlerin aksine, Şekil (b)'de gösterildiği gibi, negatif fotorezistler geliştirmeden sonra maruz kalan alandaki fotorezistlerdir ve yaygın olarak kullanılan negatif fotorezistler N244 vb.'dir.

Şuradan aktar:https://mp.weixin.qq.com/s?{{0}}biz=MzI1OTExNzkzNw==&mid=2650473231&idx=2&sn=ebb73ac560d71c99c19970fb7ce704ec&chksm=f3c18d4d0f72e5cb7cc1d37c41e7caae0ac9d7c4e6052871c02a34087bccf5c4f29af00bc3a0&scene=27