Συνεργατική διαδικασία χάραξης ενσωματωμένης λιθογραφίας κυκλώματος

Η λιθογραφία και η χάραξη είναι οι δύο βασικές διαδικασίες μεταφοράς μοτίβων σε νανοκλίμακα και η ανάλυση, η ακρίβεια και η συνοχή τους μαζί καθορίζουν το ανώτατο όριο απόδοσης και απόδοσης της συσκευής.

Αυτό το έγγραφο ταξινομεί συστηματικά τους βασικούς μηχανισμούς, τις παραμέτρους ελέγχου και την τελευταία τεχνολογική εξέλιξη της όλης διαδικασίας φωτοανθεκτικής επίστρωσης, έκθεσης, ανάπτυξης και χάραξης.

Οι λεπτομέρειες έχουν ως εξής:

Διαδικασία λιθογραφίας

Διαδικασία χάραξης

Διαδικασία λιθογραφίας

Στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η διαδικασία λιθογραφίας, ως η βασική τεχνολογία μεταφοράς προτύπων, αναπαράγει το σχέδιο κυκλώματος στη μάσκα στρώμα προς στρώμα στην επιφάνεια του πλακιδίου μέσω ακριβών οπτικών και χημικών διεργασιών και η τεχνολογική της εξέλιξη περιστρέφεται πάντα γύρω από τη βελτίωση της ανάλυσης και τη βελτιστοποίηση της σταθερότητας της διαδικασίας.

Εφαρμογή φωτοαντίστασης

Η διαδικασία ξεκινά με το στάδιο επίστρωσης περιστροφής του φωτοανθεκτικού - αφού η γκοφρέτα προσροφηθεί υπό κενό-και στερεωθεί στο τραπέζι στήριξης του περιστρεφόμενου επιστρωτή, το φωτοανθεκτικό που στάζει σχηματίζει μια ομοιόμορφη μεμβράνη με τη βοήθεια φυγόκεντρης δύναμης σε υψηλή ταχύτητα χιλιάδων στροφών ανά δευτερόλεπτο και το πάχος του φιλμ ελέγχεται με ακρίβεια από το πάχος και τη συνάφεια. παραμέτρους περιστροφής.

Δεδομένου ότι το φωτοανθεκτικό είναι πολύ ευαίσθητο στη θερμοκρασία και την υγρασία ως φωτοευαίσθητο υλικό ρητίνης, η περιοχή φωτοανθεκτικού πρέπει να φωτίζεται με κίτρινο φωτισμό και να διατηρεί αυστηρά ένα σταθερό περιβάλλον θερμοκρασίας και υγρασίας για να αποφευχθούν διακυμάνσεις στις ιδιότητες του υλικού.

Τύποι φωτοανθεκτικών

Τα φωτοανθεκτικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τα χαρακτηριστικά ανάπτυξής τους: μετά την έκθεση, η εκτεθειμένη περιοχή διαλύεται στον προγραμματιστή και η μη εκτεθειμένη περιοχή διατηρείται. Η αρνητική κόλλα είναι αντίθετη και αφαιρείται η μη εκτεθειμένη περιοχή. Η συγκεκριμένη επιλογή εξαρτάται από τις τοπολογικές απαιτήσεις του σχεδίου κυκλώματος, όπως οι δομές πυκνής γραμμής που προτιμούν θετικές κόλλες για την αποφυγή ελαττωμάτων γεφύρωσης ακμών.

Προ-ψημένο

Μετά την επίστρωση περιδίνησης, η γκοφρέτα θερμαίνεται περίπου στους 80 βαθμούς σε ατμόσφαιρα αζώτου για να προωθήσει την εξάτμιση του υπολειπόμενου διαλύτη στο φιλμ, να βελτιώσει την πρόσφυση μεταξύ του συγκολλητικού στρώματος και του υποστρώματος και την ικανότητα αντίστασης στις παρεμβολές έκθεσης.

Exposure

Το στάδιο έκθεσης είναι ένα κρίσιμο μέρος της μεταφοράς μοτίβων, όπου η γκοφρέτα φορτώνεται σε ένα μηχάνημα ή σαρωτή έκθεσης stepper. Τα παραδοσιακά stepper προβάλλουν το μοτίβο της μάσκας στην επιφάνεια της γκοφρέτας σε τετραπλή κλίμακα μέσω ενός συστήματος φακών ζουμ, με ανάλυση σύμφωνα με έναν τύπο

R=kλ/NA

όπου λ είναι το μήκος κύματος της πηγής φωτός, NA είναι το αριθμητικό άνοιγμα του φακού και k είναι ο συντελεστής διεργασίας. Προς το παρόν, η κύρια πηγή φωτός χρησιμοποιεί ArF excimer laser με μήκος κύματος 193 nm και φακό υψηλού NA για να επιτύχει ανάλυση υπο-μήκους κύματος. Για να ξεπεράσετε τα φυσικά όρια περίθλασης, χρησιμοποιούνται ευρέως-τεχνικές σούπερ ανάλυσης όπως διπλή έκθεση, μάσκες μετατόπισης φάσης-και διόρθωση εφέ οπτικής εγγύτητας. Ως αναβαθμισμένη μορφή stepper, ο σαρωτής αντικαθιστά την έκθεση πλήρους-πλάτους μέσω της έκθεσης σάρωσης σχισμής, επεκτείνοντας αποτελεσματικά το οπτικό πεδίο και μειώνοντας την επίδραση των εκτροπών του φακού και έχει γίνει βασικός εξοπλισμός σε προηγμένες διαδικασίες.

Απαιτείται ψήσιμο μετά την έκθεση (PEB) μετά την έκθεση, το οποίο ενεργοποιεί τον παράγοντα παραγωγής οξέος-στο φωτοανθεκτικό μέσω ελαφριάς θερμικής επεξεργασίας, προάγοντας όξινες-καταλυτικές αντιδράσεις, μειώνοντας τα φαινόμενα στάσιμων κυμάτων και ακονίζοντας τα περιγράμματα των άκρων του σχεδίου.

Ανάπτυξη

Στη διαδικασία ανάπτυξης, η περιοχή έκθεσης της θετικής κόλλας διαλύεται στον αλκαλικό εμβολέα, σχηματίζοντας ένα ανάγλυφο μοτίβο σύμφωνο με τη μάσκα. Η αρνητική κόλλα ορίζεται με τη διάλυση της μη εκτεθειμένης περιοχής. Μετά την ανάπτυξη, πρέπει να ψηθεί σκληρά και να ωριμάσει για να ενισχυθεί η αντίσταση χαρακτικής του φωτοανθεκτικού και να παρέχει μια προστατευτική μάσκα για επακόλουθη χάραξη ή εμφύτευση ιόντων.

Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία ακραίας υπεριώδους λιθογραφίας (EUV) έχει ξεπεράσει το όριο ανάλυσης της παραδοσιακής οπτικής λιθογραφίας με πηγή φωτός μικρού-μήκους κύματος 13,5 nm και έχει γίνει η λύση έκθεσης πυρήνα για διεργασίες 7 nm και κάτω. Σε συνδυασμό με πολλαπλές τεχνολογίες διαμόρφωσης, όπως η αυτο-διπλή απεικόνιση (SADP) και η αυτο-τετραπλή απεικόνιση (SAQP) ευθυγράμμισης, η λιθογραφία EUV επιτυγχάνει υψηλότερη ενοποίηση ενώ ελέγχει αποτελεσματικά το κόστος και τις αποδόσεις της διαδικασίας.

Επιπλέον, η λιθογραφία νανοαποτύπωσης (NIL), ως συμπληρωματική τεχνολογία, πραγματοποιεί προετοιμασία μοτίβων υπό{1}}10 nm με αποτύπωση υψηλής ακρίβειας σε συγκεκριμένα σενάρια, επιδεικνύοντας μοναδικές δυνατότητες εφαρμογής. Η συντονισμένη ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών συνεχίζει να προωθεί την εξέλιξη των διαδικασιών λιθογραφίας προς την κατεύθυνση υψηλότερης ακρίβειας και χαμηλότερου ποσοστού ελαττωμάτων, υποστηρίζοντας την τεχνολογική καινοτομία και την επανάληψη προϊόντων στη βιομηχανία ημιαγωγών.

Διαδικασία χάραξης

Στη διαδικασία χάραξης της κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η ξηρή και η υγρή χάραξη επιτυγχάνουν το σχηματισμό μοτίβων λεπτής μεμβράνης ελέγχοντας με ακρίβεια τη διαδικασία αφαίρεσης υλικού και τα δύο αλληλοσυμπληρώνονται όσον αφορά τις τεχνικές διαδρομές και τα εφαρμόσιμα σενάρια.

Ξηρή χάραξη

Η ξηρή χάραξη χρησιμοποιεί τη χάραξη αντιδραστικών ιόντων (RIE) ως πυρήνα και ο εξοπλισμός της υιοθετεί μια δομή παράλληλης πλάκας: η γκοφρέτα τοποθετείται στο κάτω ηλεκτρόδιο του θαλάμου κενού, το άνω ηλεκτρόδιο γειώνεται και το εγχυόμενο αέριο διεγείρεται με την εφαρμογή υψηλής-τάσης συχνότητας για να σχηματίσει ένα πλάσμα, θετικά σωματίδια και άλλα ενεργά σωματίδια.

Αυτά τα σωματίδια βομβαρδίζουν την επιφάνεια του υλικού κατακόρυφα υπό την επιτάχυνση του ηλεκτρικού πεδίου και αντιδρούν χημικά με το στρώμα στόχο για να παράγουν πτητικά προϊόντα, τα οποία εκκενώνονται μέσω του συστήματος κενού για να επιτευχθεί ανισότροπο αποτέλεσμα χάραξης. Το κλειδί σε αυτή τη διαδικασία είναι μια υψηλή αναλογία επιλογής, δηλαδή, η διαφορά στο ρυθμό χάραξης μεταξύ του φωτοανθεκτικού και του στρώματος υλικού πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη ώστε να διασφαλίζεται η πιστότητα της μεταφοράς του σχεδίου. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να ανασταλεί το φαινόμενο μικροφόρτισης για να αποφευχθεί η διακύμανση του ρυθμού χάραξης που προκαλείται από τοπικές διαφορές πυκνότητας σχεδίων και να μειωθεί η ηλεκτροστατική βλάβη και η εισαγωγή ακαθαρσιών. Για να βελτιωθεί η ακρίβεια, η σύγχρονη τεχνολογία RIE χρησιμοποιεί συχνά πηγές επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP) ή πηγές χωρητικού συζευγμένου πλάσματος (CCP), σε συνδυασμό με παλμική τροφοδοσία και τεχνολογία ενίσχυσης μαγνητικού πεδίου για την επίτευξη ελέγχου νανοκλίμακας.

Υγρή χάραξη

Η υγρή χάραξη βασίζεται στην άμεση αντίδραση μεταξύ χημικού υγρού και υλικού και χωρίζεται σε δύο τρόπους: εμβάπτιση και περιστροφή. Ο τύπος εμβάπτισης βυθίζει τη γκοφρέτα στο χημικό διάλυμα στη δεξαμενή χάραξης και ελέγχει τον ρυθμό αντίδρασης μέσω της διάχυσης. Ο περιστροφικός τύπος χρησιμοποιεί μηχανική υγρών για να βελτιώσει την απόδοση μεταφοράς μάζας περιστρέφοντας τη γκοφρέτα και ψεκάζοντας χημικό υγρό.

Επειδή η υγρή χάραξη είναι ισότροπης φύσης, τα χαρακτηριστικά της πλευρικής διάτρησης περιορίζουν την ικανότητα μικροκατασκευής και η φωτοανθεκτική μάσκα διαβρώνεται εύκολα από χημικά υγρά, επομένως χρησιμοποιείται κυρίως για την επεξεργασία δομών-μεγάλου μεγέθους ή συγκεκριμένων υλικών (όπως μέταλλο, αλουμίνιο, οξείδιο). Μετά τη χάραξη, το υπολειμματικό φωτοανθεκτικό πρέπει να αφαιρεθεί με ξεκαλούπωμα πλάσματος ή χημικό ξεφλούδισμα, στο οποίο η αποκαλουποποίηση πλάσματος χρησιμοποιεί πλάσμα οξυγόνου για την αποσύνθεση του συγκολλητικού στρώματος και το χημικό ξεφλούδισμα διαλύεται επιλεκτικά με έναν ειδικό διαλύτη.

Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία χάραξης έχει εξελιχθεί προς μεγαλύτερη ακρίβεια και προστασία του περιβάλλοντος. Στο ξηρό πεδίο, η χάραξη ατομικής στιβάδας (ALE) επιτυγχάνει την ακριβή αφαίρεση σε μεμονωμένο ατομικό επίπεδο μέσω εναλλασσόμενων αυτο-περιοριστικών αντιδράσεων, συνδυάζοντας υλικά υψηλής επιλεκτικότητας με βελτιστοποιημένες παραμέτρους πλάσματος για να ωθήσουν τα όρια ανάλυσης του παραδοσιακού RIE. Ταυτόχρονα, η τρισδιάστατη δομή στοίβαξης και η προηγμένη ζήτηση συσκευασίας προωθούν την ανάπτυξη βαθιάς χάραξης πυριτίου, χάραξης διηλεκτρικού στρώματος με υψηλή αναλογία διαστάσεων και άλλων τεχνολογιών και τη χρήση στρατηγικών ανάμειξης πλάσματος και αερίων χαμηλής{4}}θερμοκρασίας για τη μείωση της ζημιάς στο πλευρικό τοίχωμα. Όσον αφορά την υγρή διαδικασία, η έρευνα και η ανάπτυξη φιλικών προς το περιβάλλον χημικών διαλυμάτων (όπως φόρμουλες χωρίς φθόριο και χαμηλής-τοξικότητας) έχει γίνει τάση, με διαδικτυακή παρακολούθηση και συστήματα ελέγχου κλειστού-βρόχου για την επίτευξη ακριβούς ελέγχου του ρυθμού χάραξης και αβλαβούς επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων.

0040-09094 ΘΑΛΑΜΟΣ 200mm

Επιπλέον, οι υβριδικές τεχνικές χάραξης, όπως η συνδυασμένη υγρή-ξηρή διαδικασία, προσφέρουν πλεονεκτήματα σε συγκεκριμένα σενάρια, όπως μείωση της πίεσης του υλικού μέσω υγρής προεπεξεργασίας και στη συνέχεια ξήρανση λεπτού καλουπώματος. Αυτές οι καινοτομίες συνεχίζουν να οδηγούν τη διαδικασία χάραξης προς πιο αποτελεσματικές, πιο πράσινες και ακριβέστερες κατευθύνσεις, υποστηρίζοντας τη συνεχή βελτίωση της απόδοσης και της ενσωμάτωσης της συσκευής ημιαγωγών.