Αρχές της φωτοαντιδραστικής λιθογραφίας

Αυτό το άρθρο εισάγει εν συντομία τους διάφορους τύπους φωτοαντιστάσεων που μπορεί να είναι η φωτολιθογραφία και οι αρχές που μπορούν να πραγματοποιηθούν.

Θάλαμος κασσίτερου

Στο μικροσκοπικό πεδίο μάχης της κατασκευής τσιπ, ο φωτοανθεκτικός είναι σαν ένας εξειδικευμένος "νανοσωματιδιακός ζωγράφος", χρησιμοποιώντας ελαφρές πινελιές για να περιγράψουν τα μοτίβα κυκλώματος σε πλακές πυριτίου που είναι χιλιάδες φορές λεπτότερες από τα μαλλιά. Αυτό το εκπληκτικό υλικό δεν είναι μόνο το βασικό μέσο της διαδικασίας λιθογραφίας, αλλά και η γέφυρα μεταξύ του σχεδίου σχεδίασης και της φυσικής συσκευής. Από τα αρχικά τρανζίστορ Micron μέχρι τη σημερινή διαδικασία 3nm, η εξέλιξη των φωτοαντιστάσεων είναι σχεδόν ισοδύναμη με την ιστορία της επανάστασης ακριβείας στη βιομηχανία ημιαγωγών.

I,Φωτορεστία

Η ουσία του φωτοαντισκόπου

Λειτουργίες:

Carrier Pattern: Μεταφέρετε το μοτίβο σχεδιασμού στη μάσκα στην επιφάνεια του δισκίου πυριτίου.

Προστατευτικό εμπόδιο: προστατεύει μια συγκεκριμένη περιοχή κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας εμφύτευσης χάραξης ή ιόντων.

Κλίμακα ακρίβειας: Καθορίζει απευθείας το ελάχιστο πλάτος γραμμής που μπορεί να γίνει (δηλαδή ανάλυση).

Το πάχος του φωτοαντασμού σε ένα δίσκο 300 mm είναι συνήθως 50-200 νανομετρικά, τα οποία είναι ισοδύναμα με την ομοιόμορφη εφαρμογή ενός στρώματος χρώματος σε ένα γήπεδο ποδοσφαίρου που είναι 1, 000 φορές λεπτότερο από το πλαστικό περιτύλιγμα. Οι απαιτήσεις ακρίβειας είναι τόσο απαιτητικές, ώστε να είναι απαραίτητο ακόμη και να ελέγχεται η διακύμανση του πάχους του φιλμ εντός ± 1 νανομέτρου.

Ii,Σύνθεση φωτοανττυσσίου

Οι σύγχρονοι φωτοαντιγραφείς αποτελούνται από μια ποικιλία λειτουργικών εξαρτημάτων, η σύνθεση των οποίων περιλαμβάνει ::

Σύνθεση	Λειτουργίες	Τυπική ουσία
Ρητίνη	Σχηματίζει έναν κολλοειδές σκελετό που καθορίζει τη μηχανική αντοχή και την αντοχή στη χάραξη	Φαινολική ρητίνη (αρνητική κόλλα), πολυυδροξυστυρένιο (θετική κόλλα)
Κάνων ευπαθή	Τα απορροφητικά φωτόνια προκαλούν χημική αντίδραση	Diazonaphthoquinone, (DNQ), παράγοντας παραγωγής φωτοαντιδρασίας (PAG)
Διαλυτικό μέσο	Ρυθμίστε το ιξώδες για να επιτύχετε ομοιόμορφη επίστρωση περιστροφής	Προπυλενογλυκόλη μεθυλοαιθέρα (PGMEA)
Πρόσθετος	Βελτιώνει τη σταθερότητα, τη διαβρεξιμότητα της επιφάνειας κ.λπ.	Επιφανειοδραστικά, σταθεροποιητές

Θετικό Vs.Nεδάφη:

(Θετικός φωτοαντιστάτης): · Η εκτεθειμένη περιοχή υφίσταται αντίδραση φωτοδεσοποίησης και διαλύεται κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, αφήνοντας ένα πρότυπο της μη εκτεθειμένης περιοχής. Υψηλότερη ανάλυση, που οδηγεί προηγμένες διαδικασίες.

(Αρνητική φωτοανθεκτική): · Η εκτεθειμένη περιοχή είναι διασταυρωμένη και θεραπευμένη και η περιοχή έκθεσης διατηρείται κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Η διαδικασία είναι απλή, αλλά η ανάλυση είναι περιορισμένη και χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον για διαδικασίες χοντρών γραμμών όπως η συσκευασία.

Iii,Χημεία έκθεσης

Όταν ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος του φωτός (UV, Deep UV ή Extreme UV) διεισδύει στη μάσκα και χτυπά τον φωτοαντιγραφικό, η "μαγεία του φωτός και της σκιάς" στο μοριακό επίπεδο είναι στιγμιαία:

Πριν από την έκθεση: Η διαζονφθοκινόνη (DNQ) δρα ως αναστολέας διαλυτότητας και δεσμεύεται σφιχτά με τη ρητίνη για να κάνει το κολλοειδές αδιάλυτο στον αλκαλικό προγραμματιστή.

o ροπή έκθεσης: Το DNQ απορροφά τα φωτόνια (τυπικά 365 nm I-line ή 248 nm KRF λέιζερ) και στη συνέχεια αποσυντίθεται για να σχηματίσει ινδικό καρβοξυλικό οξύ και απελευθέρωση αζώτου:

o Φάση ανάπτυξης: Τα προκύπτοντα καρβοξυλικά οξέα καθιστούν την περιοχή έκθεσης αλκαλικό και διαλυτό, η οποία απομακρύνεται με ακρίβεια σε ένα διάλυμα υδροξειδίου τετραμεθυλομώνου (TMAH) για να σχηματίσει το ίδιο μοτίβο με τη μάσκα.
Αρνητική κόλλα

Έκθεση ενεργοποίησης: Το UV Light ενεργοποιεί τους φωτοενικευτεγόμενους (π.χ. βενζοφαινόνη) για την παραγωγή ενεργών ελεύθερων ριζών

Αλυσιδωτή αντίδραση: Οι ελεύθερες ρίζες επιτίθενται στους διπλούς δεσμούς στη ρητίνη, ενεργοποιώντας τη διασταυρούμενη σύνδεση μεταξύ των μορίων για να σχηματίσουν μια τρισδιάστατη δομή δικτύου:

Ανάπτυξη Αντίθεσης: Η περιοχή σταυρωτής σύνδεσης παραμένει σταθερή στον διαλύτη, το μη εκτεθειμένο τμήμα διαλύεται και το πρότυπο αντιστρέφεται στη μάσκα.

Χημική ενίσχυση συγκόλληση (CAR)

Ενεργοποίηση μονής φωτόνης: Ένα ακραίο υπεριώδες (EUV, 13,5 nm) φωτονίο προκαλεί PAG (π.χ. τριφαινυλματόνιο αλάτι) για να απελευθερώσει H⁺:

Η καταλυόμενη με οξύ η αλυσιδωτή αντίδραση: διάχυση οξέος στο στάδιο μετά το ψήσιμο (PEB) καταλύει τις αντιδράσεις αποπροστασίας ρητίνης (π.χ. αφαίρεση των τριτ-βουτοξυκαρβονυλικών ομάδων), ενεργοποιώντας χιλιάδες αντιδράσεις ανά μόριο οξέος, αυξάνοντας σημαντικά την ευαισθησία:

Leap in Spision: Αυτός ο μηχανισμός επιτρέπει την εκτέλεση του Gel EUV σε δόση 10mJ/cm2, υποστηρίζοντας τη διαδικασία κάτω από 7nm.