با سیستم های تصویربرداری لیتوگرافی و فناوری های پوشش نوری آشنا شوید

0040-09963 PEDESTAL,150mm FLAT,IS,NI LIFT2,HVCEN

0021-02395 REV.B RING، ALUMINIUM DxZ SACVD

 

تحقیق و توسعه دستگاه لیتوگرافی پیشرفته یک پروژه سیستماتیک است که شامل بهبود مستمر و پیشرفت در تمام جنبه های فناوری، شامل توسعه مواد کوارتز کم جذب و مواد لایه نازک با خلوص بالا در علم مواد، نوری دقیق است. فناوری پردازش، فناوری پوشش، فناوری مونتاژ یکپارچه نوری در زمینه اپتیک دقیق و فناوری کنترل جابجایی نانو دقیق در ماشین آلات دقیق یکی از پیچیده ترین ماشین ها در تاریخ بشریت.

اینDتوسعهHتاریخچه ازLایتوگرافیMآچین

جریان فرآیند تولید مدار مجتمع نیمه هادی با روش آماده سازی ترانزیستور میز که توسط Fairchild، سازنده نیمه هادی معروف در ایالات متحده ایجاد شده است: کل فرآیند ساختن ماسک مطابق با ساختاری است که باید روی سیلیکون ساخته شود. بستر، و سپس ساختار بر روی سطح ویفر سیلیکونی با روش ساخت صفحه نوری کاهش یافته و توسعه می یابد تا انتقال ساختار دستگاه از ماسک به ویفر سیلیکونی (فتولیتوگرافی).
با توسعه مدارهای مجتمع نیمه هادی، اندازه دستگاه های نیمه هادی کوچکتر و کوچکتر می شود و تعداد دستگاه هایی که روی سطح ویفر سیلیکونی در مقیاس محدود قرار می گیرند در حال افزایش است و الزامات برای وضوح لنز دستگاه لیتوگرافی نیز در حال افزایش است. .

بهبود مستمر وضوح دستگاه لیتوگرافی کلید ارتقاء توسعه مدارهای مجتمع نیمه هادی مطابق با قانون مور است، بنابراین تحقیق و توسعه دستگاه های لیتوگرافی با وضوح بالاتر به پیگیری مستمر کلیه تامین کنندگان دستگاه های لیتوگرافی تبدیل شده است. وضوح دستگاه لیتوگرافی و تعیین طول موج عملکرد و دیافراگم عددی سیستم:

که در آن k1 ضریب فرآیند، λ طول موج نوردهی و NA دیافراگم عددی هدف است. طبق فرمول، کاهش طول موج نوردهی دستگاه لیتوگرافی یک راه مهم برای بهبود وضوح دستگاه لیتوگرافی است.
تاکنون دستگاه های لیتوگرافی در مجموع 5 نسل محصول را بر اساس طول موج نوردهی دستگاه لیتوگرافی پشت سر گذاشته اند. در میان آنها، ماشین‌های لیتوگرافی نسل اول و نسل دوم از خطوط 436 نانومتری G و خطوط 365 نانومتری I تولید شده توسط لامپ‌های جیوه به عنوان منابع نور لیتوگرافی استفاده می‌کنند که می‌تواند تولید تراشه از 0.8μm تا {{7 را تامین کند. }}.35μm فرآیند. این دو نسل از ماشین‌های لیتوگرافی عموماً از روش تماس/نور مجاورتی استفاده می‌کنند که ساختار ساده و قیمت ارزانی دارد.
لیتوگرافی نسل های 3 تا 5 از لیتوگرافی پروجکشن برای کوچک کردن دقیق نمودار مدار روی ماسک روی ویفر سیلیکونی با استفاده از تصویربرداری پروجکشن استفاده می کند. دستگاه های لیتوگرافی پروجکشن معمولاً از نوردهی تصویربرداری کاهش یافته 4:1 یا 5:1 استفاده می کنند و وضوح آنها به دیافراگم عددی و طول موج لنز مربوط می شود. دستگاه لیتوگرافی نسل پنجم از نور EUV به عنوان منبع نور استفاده می کند و قیمت یک دستگاه لیتوگرافی تنها به 100 میلیون دلار آمریکا می رسد.

فرآیند دستگاه لیتوگرافی خشک 193 نانومتری به 65 نانومتر می رسد، با استفاده از روش لیتوگرافی غوطه وری، با استفاده از مایع با ضریب شکست بالا H2O به جای هوا به عنوان محیط خروجی، فرآیند دستگاه لیتوگرافی 193 نانومتری را می توان به 22 نانومتر افزایش داد، بنابراین دستگاه لیتوگرافی 193 نانومتری خواهد بود. تجهیزات اصلی پردازش IC پیشرفته در حال حاضر و برای مدت طولانی در آینده.


ساختار هسته دستگاه لیتوگرافی 193 نانومتری در شکل نشان داده شده است و سیستم تنظیم حالت روشنایی و سیستم تصویربرداری پروجکشن موجود در آن به ترتیب حاوی بیش از 20 لنز نوری و عملکرد پوشش ضد انعکاس به طور جدی است. برای مثال، با این فرض که بازتاب نور و کاهش جذب هر یک سطح 0.5٪ است، اتلاف انرژی نور ناشی از انعکاس چشمی و جذب لایه نازک سیستم می تواند به 40٪ برسد، بنابراین بهبود عملکرد پوشش ضد انعکاس لنز دستگاه لیتوگرافی یک فناوری کلیدی در فرآیند تحقیق و توسعه است. دستگاه لیتوگرافی با دقت بالا با این حال، پوشش‌های لیتوگرافی 193 نانومتری در مقایسه با سیستم‌های تصویربرداری معمولی، مشکلات فنی منحصر به فردی را ارائه می‌کنند.

اپتیک های تصویربرداری از تعداد زیادی اپتیک کروی برای تنظیم جهت انتشار پرتو استفاده می کنند. از آنجایی که سیستم دارای الزامات بالاتر و بالاتری برای کیفیت تصویربرداری است، انعکاس نور بر روی سطح عنصر باعث تولید مقدار زیادی نور سرگردان می شود که کیفیت تصویربرداری را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد، بنابراین پوشش فیلم های نوری با خواص مختلف بر روی سطح این لنز به یک روش فنی برای اطمینان از عملکرد سیستم های تصویربرداری با دقت بالا تبدیل شده است.

فناوری و طبقه بندی پوشش نوری

سه روش اصلی رسوب بخار فیزیکی، رسوب شیمیایی بخار و رسوب مایع در حال حاضر روش های اصلی تهیه فیلم نازک هستند و هر نوع روش آماده سازی را می توان تقسیم بندی کرد.
رسوب بخار فیزیکیفناوری است که از روش‌های فیزیکی برای تبخیر مواد به اتم‌ها یا مولکول‌های گازی در شرایط خلاء استفاده می‌کند و سپس لایه‌های نازکی را روی سطح زیرلایه رسوب می‌دهد.
رسوب بخار شیمیاییتهیه لایه‌های نازک توسط واکنش‌های شیمیایی بر روی سطح بسترها در محیط‌های با دمای بالا است که عمدتاً در فناوری الکترونیکی یکپارچه نیمه‌رسانا، مانند رسوب هم‌بسیار لایه‌های دی الکتریک در مدارهای مجتمع روی بسترهای سیلیکونی استفاده می‌شود.
رسوب مایعفناوری است که از روش های شیمیایی مانند واکنش شیمیایی محلول یا واکنش الکتروشیمیایی برای رسوب لایه های نازک بر روی سطح بستر استفاده می کند که نیازی به محیط خلاء ندارد و تجهیزات ساده ای دارد و کاربردهای آن شامل قطعات الکترونیکی، پوشش سطح و تزئین می شود.
لایه های نازک نوریعمدتاً با روش رسوب بخار فیزیکی تهیه می شوند و در حال حاضر اغلب از روش های تبخیر حرارتی، کندوپاش و آبکاری یونی استفاده می شود.
تبخیر حرارتی اولین روشی است که در پوشش های رسوب بخار فیزیکی ایجاد شده و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.
تبخیر حرارتی در خلاء انجام می شود، در یک محفظه خلاء، هنگامی که مواد غشایی گرم می شود، اتم های آن از سطح خارج می شوند و سپس بر روی بستر متراکم می شوند و یک لایه نازک تشکیل می دهند که فرآیند ساده تبخیر حرارتی است.
روش‌های رایج تبخیر حرارتی شامل تبخیر مقاومتی، تبخیر پرتو الکترونی و تبخیر به کمک پرتو یونی است.
برای تبخیر فلزات با نقطه ذوب پایین مانند طلا، نقره و آلومینیوم، سلنیدهای گوگرد مانند سولفید روی و سلنید روی و فلوراید مانند فلوراید منیزیم و ایتربیوم فلوراید، عموماً از تبخیر حرارتی مقاومتی استفاده می‌شود، زیرا این مواد دارای مقدار کمی هستند. نقطه ذوب هستند و به راحتی تبخیر می شوند. هنگام انتخاب یک ماده منبع تبخیر، لازم است میزان ترشوندگی آن با ماده فیلم و اینکه آیا با ماده فیلم واکنش شیمیایی خواهد داشت یا خیر، در نظر گرفته شود. برای تبخیر اکسیدهایی مانند اکسید سیلیکون و فلزات نسوز مانند تنگستن، به طور کلی از تبخیر پرتو الکترونی استفاده می شود. پرتو الکترونی مستقیماً مواد فیلم را بمباران می کند که چگالی انرژی بالایی دارد (تا 10E9 W/cm2) که راه خوبی برای تبخیر فلزات نسوز و مواد دی الکتریک با ذوب بالا است.
رسوب به کمک پرتو یونی (IAD) یک روش رسوب کمکی است که در آن منبع یونی در فرآیند تبخیر مقاومتی یا تبخیر پرتو الکترونی غشاء یون‌های باردار تولید می‌کند و ذرات رسوب‌شده با برخورد با این یون‌های باردار انرژی جنبشی بیشتری به دست می‌آورند. در نتیجه روند رشد فیلم تغییر می کند. استفاده از فناوری رسوب به کمک پرتوهای یونی می تواند خواص لایه های نوری را بهبود بخشد، بلورینگی، جهت، استحکام چسبندگی، فشردگی و مورفولوژی سطح لایه های نازک را بهبود بخشد.

تکنولوژی پوشش کندوپاش مغناطیسی

پوشش کندوپاش مگنترون یک فناوری پوشش خلاء است که از یون های باردار برای بمباران سطح هدف استفاده می کند تا اتم های هدف انرژی دافعه ای به دست آورند و سطح هدف را ترک کنند و در نهایت بر روی سطح زیرلایه رسوب کنند. اصل کار کندوپاش مگنترون در نمودار نشان داده شده است. یک فشار بایاس منفی به هدف کاتد مگنترون اعمال می شود به طوری که گاز کندوپاش شکسته شده و تخلیه درخششی رخ می دهد. یون‌های گاز پراکنده (معمولاً یون‌های Ar) که در طول فرآیند تخلیه تولید می‌شوند، بمباران سطح هدف را تحت تأثیر میدان الکتریکی پرانرژی در لایه غلاف پلاسما روی سطح هدف کاتدی تسریع می‌کنند. از یک طرف، بمباران یون های گاز پرانرژی پرانرژی بر روی سطح هدف باعث می شود که برخی از اتم ها در سطح هدف انرژی پس زدگی به دست آورند و از سطح هدف جدا شوند و به اتم های پراکنده تبدیل شوند و در نهایت روی سطح زیرلایه رسوب کنند. از سوی دیگر، الکترون‌های ثانویه از سطح هدف ساطع می‌شوند و تحت تأثیر لایه غلاف سطح هدف کاتد به داخل ناحیه پلاسمای تخلیه درخشان شتاب می‌گیرند. الکترون‌های ثانویه‌ای که وارد ناحیه پلاسما می‌شوند، تحت عمل پیوند میدان مغناطیسی سطح هدف حرکت می‌کنند و با اتم‌های گاز پراکنده برخورد می‌کنند تا آنها را یونیزه کنند، بنابراین الکترون‌های ثانویه منبع انرژی مهمی برای تخلیه مگنترون هستند تا خود را حفظ کنند.

اثر اتصال میدان مغناطیسی بر روی سطح هدف بر روی الکترون‌های ثانویه، غلظت پلاسما را در نزدیکی سطح هدف افزایش می‌دهد، که به طور موثر مشکل نرخ کم رسوب‌کردن دیود معمولی را حل می‌کند. بنابراین، حرکت الکترون ها تحت عمل اتصال میدان مغناطیسی سطح هدف، کلید درک اصل کندوپاش مگنترون است. شکل زیر توزیع میدان های الکتریکی و مغناطیسی را در نزدیکی سطح هدف کندوپاش مگنترون نشان می دهد.