لیتوگرافی مدار مجتمع{0}}فرایند مشارکتی حکاکی

لیتوگرافی و اچ دو فرآیند اصلی انتقال الگوی نانومقیاس هستند و وضوح، دقت و سازگاری آنها با هم حد بالایی عملکرد و بازده دستگاه را تعیین می‌کنند.

این مقاله به طور سیستماتیک مکانیسم های کلیدی، پارامترهای کنترل و آخرین تحولات تکنولوژیکی کل فرآیند پوشش مقاوم به نور، نوردهی، توسعه، و اچ را مرتب می کند.

جزئیات به شرح زیر است:

فرآیند لیتوگرافی

فرآیند اچینگ

فرآیند لیتوگرافی

در تولید تراشه مدار مجتمع، فرآیند لیتوگرافی به عنوان فناوری اصلی انتقال الگو، طرح مدار را بر روی ماسک لایه به لایه به سطح ویفر از طریق فرآیندهای نوری و شیمیایی دقیق تکرار می‌کند و تکامل تکنولوژیکی آن همیشه حول بهبود وضوح و بهینه‌سازی پایداری فرآیند بوده است.

نرم افزار Photoresist

این فرآیند با مرحله پوشش اسپین مقاوم نوری - پس از اینکه ویفر در خلاء-جذب شد و بر روی میز پشتیبان اسپین کوتر ثابت شد، شروع می‌شود، مقاومت نوری چکه‌کننده با کمک نیروی گریز از مرکز با سرعت بالای هزاران دور در ثانیه یک فیلم یکنواخت را تشکیل می‌دهد و ضخامت لایه به طور دقیق توسط ویژگی‌های هم‌کنترل می‌شود. پارامترهای چرخش

از آنجایی که فوتوریست به عنوان یک ماده رزین حساس به نور به دما و رطوبت بسیار حساس است، منطقه مقاوم به نور باید با نور زرد روشن شود و به شدت یک محیط دما و رطوبت ثابت را حفظ کند تا از نوسانات در خواص مواد جلوگیری شود.

انواع فوتوریست ها

فتورزیست ها با توجه به ویژگی های توسعه خود به دو دسته تقسیم می شوند: پس از نوردهی، ناحیه در معرض دید در توسعه دهنده حل می شود و ناحیه در معرض دید باقی می ماند. چسب منفی برعکس است و ناحیه در معرض دید حذف می شود. انتخاب خاص به الزامات توپولوژیکی الگوی مدار بستگی دارد، مانند ساختارهای خط متراکم که چسب های مثبت را ترجیح می دهند تا از عیوب پل زدن لبه جلوگیری کنند.

از قبل-پخته شده است

پس از پوشش چرخشی، ویفر تا حدود 80 درجه در فضای نیتروژن گرم می شود تا تبخیر حلال باقیمانده در فیلم را افزایش دهد، چسبندگی بین لایه چسب و بستر و توانایی مقاومت در برابر تداخل مواجهه را بهبود بخشد.

Exposure

مرحله نوردهی بخش مهمی از انتقال الگو است، جایی که ویفر در دستگاه یا اسکنر نوردهی پله ای بارگذاری می شود. استپرهای سنتی الگوی ماسک را در مقیاس چهار برابر از طریق سیستم لنز زوم، با وضوح مطابق با فرمول، روی سطح ویفر پخش می کنند.

R{0}}kλ/NA

که در آن λ طول موج منبع نور، NA دیافراگم عددی لنز، و k ضریب فرآیند است. در حال حاضر، منبع نور اصلی از لیزر اکسایمر ArF با طول موج 193 نانومتر و عدسی NA بالا برای دستیابی به وضوح زیر{2} طول موج استفاده می‌کند. برای شکستن محدودیت‌های پراش فیزیکی، تکنیک‌های وضوح فوق‌العاده مانند نوردهی دوگانه، ماسک‌های تغییر فاز-و تصحیح اثر مجاورت نوری به طور گسترده استفاده می‌شوند. به عنوان یک شکل ارتقا یافته از استپر، اسکنر از طریق نوردهی با عرض کامل{7}}از طریق نوردهی اسکن شکافی جایگزین می‌شود، به طور موثر میدان دید را گسترش می‌دهد و تأثیر انحرافات لنز را کاهش می‌دهد و به یک تجهیزات استاندارد در فرآیندهای پیشرفته تبدیل شده است.

بعد از قرار گرفتن در معرض{0}}پخت نوردهی (PEB) لازم است، که عامل تولید اسید در مقاوم نور را از طریق عملیات حرارتی نور فعال می‌کند، واکنش‌های کاتالیزوری اسید را تحریک می‌کند، اثرات موج ایستاده را کاهش می‌دهد و خطوط لبه الگو را تیز می‌کند.

توسعه

در فرآیند توسعه، ناحیه نوردهی چسب مثبت در توسعه دهنده قلیایی حل می شود و یک الگوی تسکین مطابق با ماسک را تشکیل می دهد. چسب منفی با حل کردن ناحیه در معرض دید تعریف می شود. پس از توسعه، باید به سختی پخته و پخت شود تا مقاومت در برابر اچ مقاومت نوری افزایش یابد و یک ماسک محافظ برای اچینگ بعدی یا کاشت یون ارائه شود.

در سال‌های اخیر، فناوری لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) از حد تفکیک لیتوگرافی نوری سنتی با منبع نور با طول موج 13.5 نانومتری عبور کرده است و به راه‌حل اصلی نوردهی برای فرآیندهای 7 نانومتری و کمتر تبدیل شده است. لیتوگرافی EUV در ترکیب با چندین فناوری الگوبرداری مانند تصویربرداری دوگانه{4} خود هم‌تراز (SADP) و تصویربرداری چهارگانه هم‌تراز (SAQP)، به یکپارچگی بالاتری دست می‌یابد و در عین حال به‌طور مؤثر هزینه‌ها و بازدهی فرآیند را کنترل می‌کند.

علاوه بر این، لیتوگرافی نانوایمپرینت (NIL)، به عنوان یک فناوری تکمیلی، آماده سازی الگوی زیر{1}10 نانومتری را با چاپ با دقت بالا در سناریوهای خاص انجام می دهد و پتانسیل کاربردی منحصر به فردی را نشان می دهد. توسعه هماهنگ این فناوری‌ها به ارتقای تکامل فرآیندهای لیتوگرافی در جهت دقت بالاتر و نرخ نقص کمتر ادامه می‌دهد و از نوآوری فناوری و تکرار محصول در صنعت نیمه‌رسانا حمایت می‌کند.

فرآیند اچینگ

در فرآیند اچینگ ساخت مدار مجتمع، اچ خشک و مرطوب با کنترل دقیق فرآیند حذف مواد، به شکل گیری الگوهای لایه نازک دست می یابد و این دو از نظر مسیرهای فنی و سناریوهای قابل اجرا مکمل یکدیگر هستند.

حکاکی خشک

حکاکی خشک از اچ یونی راکتیو (RIE) به عنوان هسته استفاده می کند، و تجهیزات آن از ساختار صفحه موازی استفاده می کند: ویفر در الکترود پایینی در محفظه خلاء قرار می گیرد، الکترود بالایی زمین می شود، و گاز تزریق شده با اعمال ولتاژ فرکانس بالا- برای تشکیل پلاسما مثبت و ذرات آزاد فعال، تحریک می شود.

این ذرات تحت شتاب میدان الکتریکی سطح ماده را به صورت عمودی بمباران می کنند و با لایه هدف واکنش شیمیایی می دهند تا محصولات فرار تولید کنند که از طریق سیستم خلاء تخلیه می شود تا اثر اچ ناهمسانگردی حاصل شود. نکته کلیدی در این فرآیند نسبت انتخاب بالا است، یعنی تفاوت در نرخ اچ بین نور مقاوم و لایه ماده باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا از صحت انتقال الگو اطمینان حاصل شود. در عین حال، برای جلوگیری از نوسان نرخ اچ ناشی از تفاوت‌های چگالی الگوی موضعی، و کاهش آسیب الکترواستاتیک و ورود ناخالصی، لازم است اثر میکروبارگذاری مهار شود. برای بهبود دقت، فناوری مدرن RIE اغلب از منابع پلاسمای جفت شده القایی (ICP) یا منابع پلاسمای جفت شده خازنی (CCP) همراه با منبع تغذیه پالسی و فناوری تقویت میدان مغناطیسی برای دستیابی به کنترل در مقیاس نانو استفاده می کند.

حکاکی مرطوب

حکاکی مرطوب بر واکنش مستقیم بین مایع شیمیایی و ماده متکی است و به دو حالت غوطه وری و چرخش تقسیم می شود. نوع غوطه وری ویفر را در محلول شیمیایی در مخزن اچ غوطه ور می کند و سرعت واکنش را از طریق انتشار کنترل می کند. نوع چرخشی از مکانیک سیال برای افزایش راندمان انتقال جرم با چرخاندن ویفر و پاشش مایع شیمیایی استفاده می کند.

از آنجایی که حکاکی مرطوب ماهیتی همسانگرد دارد، ویژگی‌های حفاری جانبی آن توانایی ریزساخت را محدود می‌کند و ماسک مقاوم به نور به راحتی توسط مایعات شیمیایی فرسایش می‌یابد، بنابراین بیشتر برای پردازش ساختارهای بزرگ- یا مواد خاص (مانند فلز، آلومینیوم، اکسید) استفاده می‌شود. پس از اچ کردن، باقیمانده نور مقاوم باید توسط قالب‌گیری پلاسما یا لایه‌برداری شیمیایی حذف شود، که در قالب‌گیری پلاسما از پلاسمای اکسیژن برای تجزیه لایه چسب استفاده می‌شود و لایه‌برداری شیمیایی به طور انتخابی با یک حلال مخصوص حل می‌شود.

در سال های اخیر، فناوری اچینگ به سمت دقت بالاتر و حفاظت از محیط زیست تکامل یافته است. در میدان خشک، اچینگ لایه اتمی (ALE) از طریق واکنش‌های متناوب خود محدودکننده، ترکیب مواد با گزینش پذیری بالا با پارامترهای پلاسمایی بهینه‌شده برای فشار دادن به محدودیت‌های وضوح RIE سنتی، به حذف دقیق در سطح اتمی منفرد دست می‌یابد. در عین حال، ساختار انباشته شدن سه بعدی و تقاضای بسته بندی پیشرفته، توسعه حکاکی سیلیکونی عمیق، حکاکی با نسبت ابعاد بالای لایه دی الکتریک و سایر فناوری ها و استفاده از راهبردهای مخلوط کردن پلاسما و گاز با دمای پایین{4} را برای کاهش آسیب دیواره جانبی ترویج می کند. از نظر فرآیند مرطوب، تحقیق و توسعه محلول‌های شیمیایی سازگار با محیط‌زیست (مانند فرمول‌های-فاقد فلوئور و سمیت کم-) با نظارت آنلاین و سیستم‌های کنترل حلقه بسته برای دستیابی به کنترل دقیق نرخ اچ و درمان بی‌ضرر مایعات زائد، به یک روند تبدیل شده است.

0040-09094 CHABER 200mm

علاوه بر این، تکنیک‌های اچینگ ترکیبی، مانند فرآیند ترکیبی مرطوب{0}خشک، مزایایی را در سناریوهای خاص ارائه می‌دهند، مانند کاهش تنش مواد از طریق پیش تیمار مرطوب و سپس خشک کردن قالب‌گیری الگوی ظریف. این نوآوری‌ها همچنان روند حکاکی را به سمت جهت‌های کارآمدتر، سبزتر و دقیق‌تر هدایت می‌کنند و از بهبود مستمر عملکرد و یکپارچه‌سازی دستگاه نیمه‌رسانا پشتیبانی می‌کنند.