فرآیند لیتوگرافی و اصل تجهیزات

لیتوگرافیProcess وEتجهیزاتPاصل

I. مقدمه ای بر فرآیند لیتوگرافی

فرآیند لیتوگرافی جایگاه مهمی در فرآیند ساخت نیمه هادی ها دارد و کیفیت لیتوگرافی مستقیماً بر عملکرد دستگاه تأثیر می گذارد.

شکل زیر ساختار و توزیع اصلی دستگاه لیتوگرافی ASML را نشان می دهد که عمدتاً شامل: منبع نور، سیستم روشنایی، میز ماسک، سیستم انتقال ماسک، لنز هدف لیتوگرافی پروجکشن، میز قطعه کار، سیستم انتقال ویفر سیلیکونی، سیستم تراز، سیستم تراز و فوکوس می باشد. ، سیستم کنترل محیطی، قاب ماشین و سیستم کاهش ارتعاش، سیستم کنترل ماشین و نرم افزار ماشین و ... همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:

همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، مراحل اصلی فرآیند لیتوگرافی عبارتند از: تمیز کردن ویفر اپیتاکسیال، همگن کردن، پیش پخت، فوتولیتوگرافی، پس از پخت، توسعه و سفت شدن فیلم.

در طول حمل و نقل ویفرهای اپیتاکسیال، ممکن است توسط محیط آلوده شوند و در نتیجه آلودگی روی سطح ویفرهای اپیتاکسیال ایجاد شود. بنابراین، ویفر اپیتاکسیال را باید قبل از همگن شدن شستشو داد تا آلودگی های سطح ویفر اپیتاکسیال از بین برود تا از وارد شدن ناخالصی ها در فرآیند ساخت که بر عملکرد دستگاه تأثیر می گذارد، جلوگیری شود. پس از تمیز کردن، ویفر اپیتاکسیال را با تفنگ گاز نیتروژن خشک می کنند یا روی صفحه داغ قرار می دهند تا خشک شود و سپس ویفر اپیتاکسیال را برای هموژنیزه شدن در دستگاه هموژنایزر قرار می دهند.

به منظور افزایش چسبندگی بین فتورزیست و ویفر اپیتاکسیال و چسباندن بهتر فتورزیست به ویفر اپیتاکسیال، قبل از اینکه فتورزیست به طور یکنواخت پوشش داده شود، به طور کلی یک لایه چسبنده روی ویفر اپیتاکسیال اعمال می شود. هموژنایزر ویفر اپیتاکسیال را از طریق خلاء جذب می کند و سپس آن را با سرعت بالا می چرخاند تا مقاومت نوری به طور یکنواخت به ویفر اپیتاکسیال متصل شود. ضخامت نور مقاوم با تنظیم سرعت چرخش و زمان همگن شدن تغییر می کند.

قبل از پخت به این صورت است که ویفر اپیتاکسیال را روی صفحه داغ برای پخت قرار دهید و حلال اضافی موجود در فتورزیست را تبخیر کنید تا جامد شود تا فتورزیست بهتر بتواند به ویفر اپیتاکسیال بچسبد.

لیتوگرافی به این صورت است که ویفر اپیتاکسیال را پس از پخت اولیه در دستگاه لیتوگرافی قرار می دهیم و از روش نوردهی برای انتقال الگوی روی صفحه ماسک به مقاومت نوری روی سطح ویفر اپیتاکسیال استفاده می کنیم تا انتقال الگو را درک کنیم.

برای به دست آوردن یک اثر لیتوگرافی خوب، لازم است دوز نوردهی (زمان نوردهی) و فوکوس نوردهی (فوکوس) مربوط به گرافیک های مختلف بررسی شود.

به طور کلی پس از فتولیتوگرافی باید مشخص شود که آیا ویفر اپیتاکسیال اکسپوز با توجه به شرایط آزمایشی پس از پخت باید مشخص شود، در صورت ضخیم بودن فتورزیست پس از پخت باعث ایجاد حباب بر روی فوتورزیست می شود که در نهایت منجر به شکست لیتوگرافی می شود.

پس از پخت، مواد فعال را در مقاومت نوری پخش می‌کند، اثر موج ایستاده ناشی از تداخل در فرآیند لیتوگرافی را از بین می‌برد و جلوه لیتوگرافی را بهبود می‌بخشد. توسعه واکنش شیمیایی سازنده و مقاوم به نور برای حل کردن قسمت در معرض دید است. به طور کلی، هر دو بخش در معرض و بدون نور با توسعه دهنده واکنش نشان می دهند، بنابراین لازم است زمان توسعه را بررسی کنید. بلافاصله پس از تکمیل توسعه، ویفر اپیتاکسیال باید در یک سینک قرار داده شود و با آب جاری دیونیزه شسته شود تا توسعه دهنده باقیمانده روی فتوسیستم حذف شود.

فیلم سفت، ویفر اپیتاکسیال پس از پخت و نمو است، به طوری که حلال موجود در فترزیست تبخیر شده و چسبندگی فتورزیست و ویفر اپیتاکسیال را افزایش می دهد. پس از جامد شدن فیلم، از یک میکروسکوپ برای بازرسی بصری الگوی فوتولیتوگرافی برای تعیین اثر لیتوگرافی و برای تعیین اینکه آیا پس از صمغ‌زدایی باید اچ یا لیتوگرافی مجدد انجام شود، استفاده می‌شود.

II.نحوه عملکرد دستگاه لیتوگرافی

با توجه به روش های مختلف نوردهی دستگاه لیتوگرافی، دستگاه لیتوگرافی به دستگاه لیتوگرافی تماسی، دستگاه لیتوگرافی مجاورتی، دستگاه لیتوگرافی پروجکشن و دستگاه لیتوگرافی پله ای تقسیم می شود و در ادامه اصل انواع لیتوگرافی معرفی خواهد شد.

همانطور که در شکل (الف) بالا نشان داده شده است، دستگاه لیتوگرافی تماسی از طریق تماس مستقیم بین ماسک و مقاومت نوری در معرض دید قرار می گیرد و ساختار نسبتاً ساده است، منبع نور در کانون لنز قرار دارد و نور ساطع شده تبدیل به یک می شود. نور موازی پس از عبور از لنز، و تمام گرافیک های روی کل ماسک به مقاومت نوری منتقل می شود. این دستگاه لیتوگرافی دارای رزولوشن در محدوده میکرون است، اما عمر ماسک به دلیل تماس مستقیم بین ماسک و مقاومت نوری بسیار کاهش می یابد.

تفاوت بین دستگاه لیتوگرافی مجاورتی و دستگاه لیتوگرافی تماسی در این است که ماسک و فوتورزیست در تماس مستقیم نیستند، ماسک در فاصله 10 میکرومتر از فتورزیست قرار دارد، اما حلال تبخیر شده توسط فوتورزیست به ماسک می چسبد. ماسک، که بر عمر مفید ماسک تأثیر می گذارد. علاوه بر این، لیتوگرافی مجاورتی وضوح کمتری نسبت به لیتوگرافی تماسی دارد و وضوح نوردهی عموماً بیشتر از 3 میکرومتر است.

با توجه به حالت حرکت جدول دستگاه لیتوگرافی، دستگاه لیتوگرافی پروجکشن به دو نوع تقسیم می شود: نوع پروجکشن پله ای و نوع اسکن مرحله ای.

همانطور که در شکل (ج) نشان داده شده است، بین ماسک دستگاه لیتوگرافی پروجکشن و ویفر اپیتاکسیال که قرار است در معرض دید قرار گیرد، یک عدسی اضافه شده است، بنابراین ماسک توسط فوتوریست آلوده نمی شود و تکرارپذیری لیتوگرافی بهتر است.

اندازه الگوی نمایش داده شده توسط دستگاه لیتوگرافی پروجکشن گام به گام همان اندازه روی ماسک است، نسبت آن 1:1 و وضوح نوردهی حدود 1 میکرومتر است.

اصل کار دستگاه لیتوگرافی پروجکشن گام به گام در شکل زیر نشان داده شده است:

روش کار دستگاه لیتوگرافی پروجکشن پله ای در شکل زیر نشان داده شده است:

تفاوت بین دستگاه لیتوگرافی پروجکشن اسکن مرحله به مرحله و دستگاه لیتوگرافی پروجکشن مرحله به مرحله در این است که نسبت الگوی روی ماسک و اندازه الگوی نمایش داده شده روی ویفر اپیتاکسیال 5:1 یا 1 است. 0:1، یعنی طول و عرض الگو با توجه به نسبت 5:1 یا 10:1 کاهش می یابد، که در آن نسبت 10:1 برای نوردهی استفاده می شود وضوح بالاتری دارد. اما زمان نوردهی 4 برابر نسبت 5:1 است، بنابراین بیشتر نسبت 5:1 به خطر افتاده برای نوردهی استفاده می شود. دستگاه لیتوگرافی این طرح دارای مزیت وضوح بالا است که عموماً کمتر از 0.25 میکرومتر است که پرکاربردترین دستگاه لیتوگرافی در حال حاضر می باشد.

در اینجا نحوه عملکرد دستگاه لیتوگرافی اسکن مرحله به مرحله آورده شده است:

در مقایسه با لیتوگرافی پروجکشن پله‌ای، دستگاه لیتوگرافی اسکن به روش پیچیده‌تری حرکت می‌کند و صفحه لیتوگرافی در جهت مخالف حرکت می‌کند در حالی که میز در حال حرکت است.

این نوع حرکت باعث افزایش ناحیه لیتوگرافی می شود.

چگونه می توانم در مورد تفاوت های بین حرکات پروجکشن گام و حرکات اسکن مرحله ای بیشتر بیاموزم؟ شکل زیر تفاوت بین دو روش کار و ناحیه اسکن را نشان می دهد، حالت حرکت اسکن مرحله ای دارای ناحیه کاری بزرگتر و محل دقیق تری است.

اگر دو روش کار را به عنوان مثال در نظر بگیریم، پروجکشن پله ای بیشتر شبیه قیف مستطیلی است، در لیتوگرافی نور قیف مستطیلی به طور همزمان به بیرون پرتاب می شود و کار لیتوگرافی در یک حرکت کامل می شود. دستگاه لیتوگرافی اسکن مرحله به مرحله مانند یک قیف مخروطی است و در حالی که لیتوگرافی کار می کند، نور پر می شود و میز حرکت می کند. نور روی میز کار یکنواخت تر و ظریف تر است.

III.چسب های مثبت و منفی برای مقاوم در برابر نور

فناوری لیتوگرافی عمدتاً الگوی روی ماسک را از طریق نوردهی دستگاه لیتوگرافی و توسعه ویفر اپیتاکسیال در معرض نور به فترزیست منتقل می کند. اجزای اصلی فوتوریست رزین ها، آغازگرهای نوری و حلال ها هستند. پس از قرار گرفتن در معرض، خواص شیمیایی آغازگر نور در ترکیب مقاوم به نور تغییر می کند و انتقال الگو پس از توسعه کامل می شود. فتورزیست ها بر اساس ویژگی هایشان پس از توسعه نوردهی به نور مقاوم و نور مقاوم تقسیم می شوند. همانطور که در شکل (الف) زیر نشان داده شده است، فوتوریست مثبت پس از توسعه از ناحیه در معرض دید حذف می شود، و مقاوم نوری مثبت رایج SPR200 تولید شده توسط DuPont است. همانطور که در شکل (ب) نشان داده شده است، مقاومت نوری منفی در ناحیه نوردهی است که پس از توسعه باقی می‌ماند و نور مقاوم‌های نگاتیو متداول N244 و غیره هستند.

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