Litografijos proceso ir įrangos principas

LitografijaProcess irEįrangaPprincipas

I. Įvadas į litografijos procesą

Litografijos procesas puslaidininkių gamybos procese užima svarbią vietą, o litografijos kokybė tiesiogiai veikia įrenginio veikimą.

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta pagrindinė ASML litografijos mašinos struktūra ir pasiskirstymas, daugiausia apimantis: šviesos šaltinį, apšvietimo sistemą, kaukės stalą, kaukės perdavimo sistemą, projekcinį litografijos objektyvą, ruošinio stalą, silicio plokštelių perdavimo sistemą, lygiavimo sistemą, niveliavimo ir fokusavimo sistemą. , aplinkos valdymo sistema, mašinos rėmas ir vibracijos mažinimo sistema, mašinos valdymo sistema ir mašinos programinė įranga ir kt., kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje:

Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, pagrindiniai litografijos proceso etapai apima: epitaksinės plokštelės valymą, homogenizavimą, išankstinį kepimą, fotolitografiją, pokepimą, vystymą ir plėvelės tvirtinimą.

Gabenant epitaksines plokšteles, jos gali būti užterštos aplinkos, todėl epitaksinių plokštelių paviršiuje gali atsirasti teršalų. Todėl prieš homogenizavimą epitaksinę plokštelę reikia nuplauti, kad būtų pašalinti teršalai nuo epitaksinės plokštelės paviršiaus, kad gamybos procese nepatektų priemaišų, kurios turės įtakos prietaiso veikimui. Po valymo epitaksinė plokštelė išdžiovinama azoto dujų pistoletu arba dedama ant kaitvietės džiūti, o tada epitaksinė plokštelė dedama į homogenizatorių homogenizuoti.

Siekiant padidinti fotorezisto ir epitaksinės plokštelės sukibimą ir kad fotorezistas geriau prisitvirtintų prie epitaksinės plokštelės, ant epitaksinės plokštelės paprastai uždedamas lipnumą mažinančios medžiagos sluoksnis, kol fotorezistas tolygiai padengiamas. Homogenizatorius adsorbuoja epitaksinę plokštelę per vakuumą, o tada sukasi dideliu greičiu, kad fotorezistas būtų tolygiai pritvirtintas prie epitaksinės plokštelės. Fotorezisto storis keičiamas reguliuojant sukimosi greitį ir homogenizacijos laiką.

Išankstinis kepimas – epitaksinę plokštelę uždėti ant kaitvietės kepimui, o fotorezisto tirpiklio perteklių išgarinti, kad jis sukietėtų, kad fotorezistas geriau priliptų prie epitaksinės plokštelės.

Litografija yra epitaksinė plokštelė po išankstinio kepimo įdėti į litografijos aparatą ir naudoti ekspozicijos metodą, kad ant kaukės plokštelės esantis raštas būtų perkeltas į epitaksinės plokštelės paviršiuje esantį fotorezistą, kad būtų galima perkelti raštą.

Norint gauti gerą litografijos efektą, būtina ištirti skirtingų grafikų ekspozicijos dozę (ekspozicijos laiką) ir ekspozicijos fokusavimą (fokusą).

Paprastai po fotolitografijos reikia nustatyti, ar apkepti apnuogintą epitaksinę plokštelę pagal eksperimento sąlygas, jei fotorezistas yra storas, po kepimo ant fotorezisto susidarys burbuliukai, kurie ilgainiui sukels litografijos gedimą.

Pokepimas išsklaido aktyvią medžiagą fotoreziste, pašalindamas stovinčios bangos efektą, atsirandantį dėl trukdžių litografijos proceso metu, ir pagerindamas litografijos efektą. Vystymas yra cheminė ryškalo ir fotorezisto reakcija, siekiant ištirpinti eksponuotą dalį. Apskritai tiek atviros, tiek neeksponuotos dalys reaguoja su kūrėju, todėl būtina ištirti kūrimo laiką. Iš karto po ryškinimo, epitaksinę plokštelę reikia įdėti į kriauklę ir nuplauti tekančiu dejonizuotu vandeniu, kad būtų pašalintas ant fotorezisto likęs ryškalas.

Tvirta plėvelė yra epitaksinė plokštelė po kepimo ir išryškinimo, todėl fotorezisto tirpiklis išgaruoja ir padidina fotorezisto ir epitaksinės plokštelės sukibimą. Po to, kai plėvelė sukietėja, mikroskopas naudojamas vizualiai apžiūrėti fotolitografijos modelį, kad būtų galima nustatyti litografijos efektą ir nustatyti, ar išgraviruoti, ar iš naujo litografuoti po nuvalymo.

II.Kaip veikia litografijos aparatas

Pagal skirtingus litografijos mašinos ekspozicijos metodus litografijos aparatas yra padalintas į kontaktinę litografijos mašiną, artumo litografijos mašiną, projekcinę litografijos mašiną ir žingsninę litografijos mašiną, o įvairių litografijos tipų principas bus pristatytas toliau.

Kaip parodyta aukščiau esančiame (a) paveiksle, kontaktinis litografijos aparatas veikiamas tiesioginiu kontaktu tarp kaukės ir fotorezisto, o struktūra yra gana paprasta, šviesos šaltinis yra objektyvo židinyje, o skleidžiama šviesa tampa lygiagreti šviesa praeinant pro objektyvą, o visa grafika ant visos kaukės perkeliama į fotorezistą. Šio litografijos aparato skiriamoji geba yra mikronų diapazone, tačiau kaukės tarnavimo laikas labai sutrumpėja dėl tiesioginio kontakto tarp kaukės ir fotorezisto.

Proximity litografijos aparatas ir kontaktinis litografijos aparatas skiriasi tuo, kad kaukė ir fotorezistas tiesiogiai nesiliečia, kaukė yra 10 μm atstumu nuo fotorezisto, tačiau fotorezisto išgarintas tirpiklis prilips prie fotorezisto. kaukė, kuri turės įtakos kaukės tarnavimo laikui. Be to, artimosios litografijos skiriamoji geba yra mažesnė nei kontaktinės litografijos, o ekspozicijos skiriamoji geba paprastai yra didesnė nei 3 μm.

Pagal litografijos mašinos stalo judėjimo režimą projekcinis litografijos aparatas skirstomas į du tipus: žingsnio projekcijos tipą ir žingsninio nuskaitymo tipą.

Kaip parodyta c paveiksle, tarp projekcinio litografijos aparato kaukės ir eksponuojamos epitaksinės plokštelės pridedamas lęšis, todėl kaukė nėra užteršta fotorezistu, o litografijos pakartojamumas yra geresnis.

Žingsnis po žingsnio projekcijos litografijos aparatu eksponuojamo rašto dydis yra toks pat kaip ir ant kaukės, santykis yra 1:1, o ekspozicijos skiriamoji geba yra apie 1 μm.

Žingsnis po žingsnio projekcijos litografijos mašinos veikimo principas parodytas paveikslėlyje žemiau:

Stepper projekcijos litografijos mašinos darbo metodas parodytas šiame paveikslėlyje:

Skirtumas tarp laipsniško skenavimo projekcinio litografijos aparato ir laipsniško projekcinio litografijos aparato yra tas, kad kaukėje esančio rašto ir epitaksinėje plokštelėje matomo rašto dydžio santykis yra 5:1 arba 1. 0:1, tai yra, rašto ilgis ir plotis sumažinami pagal santykį 5:1 arba 10:1, kai ekspozicijai naudojamas santykis 10:1, turi didesnę skiriamąją gebą, bet ekspozicijos laikas yra 4 kartus didesnis už santykio 5:1, todėl ekspozicijai naudojama dauguma pažeisto 5:1 santykio. Šios schemos litografijos aparatas turi didelę skiriamąją gebą, kuri paprastai yra mažesnė nei 0,25 μm, o tai šiuo metu yra plačiausiai naudojama litografijos mašina.

Štai kaip veikia žingsnis po žingsnio skenuojantis litografijos aparatas:

Palyginti su žingsnine projekcine litografija, skenuojantis litografijos aparatas juda sudėtingiau, o litografijos plokštė juda priešinga kryptimi, kol juda lentelė.

Šio tipo judesiai padidina litografijos plotą.

Kaip sužinoti daugiau apie žingsninio projekcijos ir žingsninio nuskaitymo judesių skirtumus? Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas skirtumas tarp dviejų darbo metodų ir nuskaitymo srities. Žingsnio nuskaitymo judesio režimas turi didesnę darbo sritį ir tikslesnę vietą.

Jei paimti du darbo metodus kaip pavyzdį, žingsninė projekcija labiau primena stačiakampį piltuvą, litografijoje šviesa iš stačiakampio piltuvo išstumiama vienu metu, o litografijos darbas baigiamas vienu ypu. Žingsnis po žingsnio skenuojantis litografijos aparatas yra tarsi kūginis piltuvas, o kol litografija veikia, šviesa prisipildo ir stalas juda. Šviesa ant darbastalio yra tolygesnė ir subtilesnė.

III.Teigiami ir neigiami fotorezistų klijai

Litografijos technologija daugiausia perkelia kaukės raštą į fotorezistą, veikiant litografijos aparatu ir sukuriant eksponuojamą epitaksinę plokštelę. Pagrindiniai fotorezisto komponentai yra dervos, fotoiniciatoriai ir tirpikliai. Po ekspozicijos pakeičiamos fotorezisto kompozicijoje esančio fotoiniciatoriaus cheminės savybės, o rašto perkėlimas baigiamas po išvystymo. Fotorezistai skirstomi į teigiamus fotorezistus ir neigiamus fotorezistus pagal jų savybes po ekspozicijos kūrimo. Kaip parodyta paveikslėlyje (a), teigiamas fotorezistas pašalinamas iš eksponuotos srities po išryškinimo, o dažniausiai naudojamas teigiamas fotorezistas yra SPR200, kurį gamina DuPont; Priešingai nei teigiami fotorezistai, kaip parodyta b paveiksle, neigiami fotorezistai yra fotorezistai eksponuotoje srityje, kurie išlieka po išryškinimo, o dažniausiai naudojami neigiami fotorezistai yra N244 ir kt.

Perkelti iš:https://mp.weixin.qq.com/s?{{0}}biz=MzI1OTExNzkzNw==&mid=2650473231&idx=2 &sn=ebb73ac560d71c99c19970fb7ce704ec&chksm=f3c18d4d0f72e5cb7cc1d37c41e7caae0ac9d7c41e7caae0ac9d7c41e7caae0ac9d7c41e7caae0ac9d7c4e7caae0ac9d7c4e1c0528fc343fcca 6}}bc3a0&scene=27