Litografický proces a princíp zariadenia

LitografiaProkuss aEvybaveniePzásada

I. Úvod do procesu litografie

Proces litografie zaujíma dôležité postavenie v procese výroby polovodičov a kvalita litografie priamo ovplyvňuje výkon zariadenia.

Nasledujúci obrázok zobrazuje hlavnú štruktúru a distribúciu litografického stroja ASML, najmä vrátane: svetelného zdroja, osvetľovacieho systému, stola masky, prenosového systému masky, šošovky objektívu projekčnej litografie, stola obrobku, systému prenosu kremíkových plátkov, vyrovnávacieho systému, vyrovnávacieho a zaostrovacieho systému , environmentálny riadiaci systém, rám stroja a systém redukcie vibrácií, riadiaci systém stroja a softvér stroja atď., ako je znázornené na nasledujúcom obrázku:

Ako je znázornené na obrázku nižšie, hlavné kroky procesu litografie zahŕňajú: čistenie epitaxiálneho plátku, homogenizáciu, predpekanie, fotolitografiu, následné vypaľovanie, vyvolávanie a spevnenie filmu.

Počas prepravy epitaxných plátkov môže dôjsť k ich znečisteniu prostredím, čo má za následok vznik kontaminantov na povrchu epitaxných plátkov. Preto by sa mal epitaxiálny plátok pred homogenizáciou opláchnuť, aby sa odstránili kontaminanty na povrchu epitaxného plátku, aby sa zabránilo vneseniu nečistôt do výrobného procesu, čo ovplyvní výkon zariadenia. Po vyčistení sa epitaxný plátok vysuší pomocou pištole na plynný dusík alebo sa položí na horúcu platňu, aby sa vysušil, a potom sa epitaxný plátok umiestni do homogenizátora na homogenizáciu.

Aby sa zvýšila adhézia medzi fotorezistom a epitaxiálnym plátkom a aby sa fotorezist lepšie pripojil k epitaxiálnemu plátku, na epitaxiálny plátok sa vo všeobecnosti nanáša vrstva prostriedku na zvýšenie priľnavosti predtým, ako je fotorezist rovnomerne potiahnutý. Homogenizátor adsorbuje epitaxiálny plátok pomocou vákua a potom ho otáča vysokou rýchlosťou, takže fotorezist je rovnomerne pripojený k epitaxnému plátku. Hrúbka fotorezistu sa mení nastavením rýchlosti otáčania a doby homogenizácie.

Pred pečením sa epitaxiálny plátok položí na horúcu platňu na pečenie a nadbytočné rozpúšťadlo vo fotoreziste sa odparí, aby sa stuhol, takže fotorezist môže lepšie priľnúť k epitaxiálnemu plátku.

Litografia spočíva v tom, že sa epitaxiálny plátok po predpečení vloží do litografického stroja a použije sa expozičná metóda na prenos vzoru na maskovacej doske na fotorezist na povrchu epitaxiálneho plátku, aby sa uskutočnil prenos vzoru.

Aby sa dosiahol dobrý efekt litografie, je potrebné preskúmať expozičnú dávku (čas expozície) a ohnisko expozície (zaostrenie) zodpovedajúce rôznym grafikám.

Vo všeobecnosti je po fotolitografii potrebné určiť, či exponovaný epitaxiálny plátok podľa experimentálnych podmienok dodatočne vypáliť, ak je fotorezist hrubý, následné vypálenie spôsobí na fotoreziste bubliny, čo nakoniec povedie k zlyhaniu litografie.

Dodatočné vypaľovanie rozptýli aktívny materiál vo fotorezise, ​​čím sa eliminuje efekt stojatých vĺn spôsobený interferenciou počas procesu litografie a zlepšuje sa efekt litografie. Vývoj je chemická reakcia vývojky a fotorezistu na rozpustenie exponovanej časti. Vo všeobecnosti exponované aj neexponované časti reagujú s vývojkou, preto je potrebné skúmať čas vývoja. Ihneď po dokončení vyvolávania je potrebné epitaxiálny plátok umiestniť do umývadla a opláchnuť tečúcou deionizovanou vodou, aby sa odstránila vývojka zostávajúca na fotoreziste.

Pevný film je epitaxiálny plátok po upečení a vyvolaní, takže rozpúšťadlo vo fotoreziste prchá a zvyšuje priľnavosť fotorezistu a epitaxného plátku. Po stuhnutí filmu sa použije mikroskop na vizuálnu kontrolu fotolitografického vzoru, aby sa určil litografický efekt a aby sa určilo, či po degumovaní leptať alebo re-litografovať.

II.Ako funguje litografický stroj

Podľa rôznych expozičných metód litografického stroja je litografický stroj rozdelený na kontaktný litografický stroj, proximitný litografický stroj, projekčný litografický stroj a krokový litografický stroj a princíp rôznych typov litografie bude predstavený nižšie.

Ako je znázornené na obrázku (a) vyššie, kontaktný litografický stroj je exponovaný priamym kontaktom medzi maskou a fotorezistom a štruktúra je relatívne jednoduchá, zdroj svetla je umiestnený v ohnisku šošovky a vyžarované svetlo sa stáva paralelné svetlo po prechode cez šošovku a všetka grafika na celej maske sa prenesie na fotorezist. Tento litografický stroj má rozlíšenie v mikrónovom rozsahu, ale životnosť masky je značne znížená v dôsledku priameho kontaktu medzi maskou a fotorezistom.

Rozdiel medzi bezkontaktným litografickým strojom a kontaktným litografickým strojom je v tom, že maska ​​a fotorezist nie sú v priamom kontakte, maska ​​je umiestnená vo vzdialenosti 10 μm od fotorezistu, ale rozpúšťadlo odparené fotorezistom priľne k masky, čo ovplyvní životnosť masky. Blízka litografia má navyše nižšie rozlíšenie ako kontaktná litografia a expozičné rozlíšenie je vo všeobecnosti väčšie ako 3 μm.

Podľa režimu pohybu stola litografického stroja je projekčný litografický stroj rozdelený na dva typy: typ krokovej projekcie a typ krokového skenovania.

Ako je znázornené na obrázku (c), medzi masku projekčného litografického stroja a epitaxiálny plátok, ktorý sa má exponovať, sa pridá šošovka, takže maska ​​nie je kontaminovaná fotorezistom a opakovateľnosť litografie je lepšia.

Veľkosť vzoru exponovaného postupným projekčným litografickým strojom je rovnaká ako na maske, pomer je 1:1 a rozlíšenie expozície je približne 1 μm.

Princíp činnosti premietacieho litografického stroja krok za krokom je znázornený na obrázku nižšie:

Pracovná metóda krokového projekčného litografického stroja je znázornená na nasledujúcom obrázku:

Rozdiel medzi postupným skenovacím projekčným litografickým strojom a postupným projekčným litografickým strojom je v tom, že pomer vzoru na maske a veľkosti vzoru vystaveného na epitaxiálnom plátku je 5:1 alebo 1 0:1, to znamená, že dĺžka a šírka vzoru sú zmenšené podľa pomeru 5:1 alebo 10:1, v ktorých sa na expozíciu používa pomer 10:1, má vyššie rozlíšenie, ale expozičný čas je 4-krát dlhší ako pri pomere 5:1, takže na expozíciu sa používa väčšina kompromisného pomeru 5:1. Litografický stroj tejto schémy má výhodu vysokého rozlíšenia, ktoré je vo všeobecnosti menšie ako 0,25 μm, čo je v súčasnosti najpoužívanejší litografický stroj.

Tu je návod, ako funguje skenovací litografický stroj krok za krokom:

V porovnaní s krokovou projekčnou litografiou sa skenovací litografický stroj pohybuje zložitejším spôsobom a litografická doska sa pohybuje v opačnom smere, keď sa stôl pohybuje.

Tento typ pohybu zväčšuje oblasť litografie.

Ako sa môžem dozvedieť viac o rozdieloch medzi krokovou projekciou a krokovým skenovaním? Obrázok nižšie ukazuje rozdiel medzi dvoma pracovnými metódami a oblasťou skenovania, režim pohybu krokového skenovania má väčšiu pracovnú plochu a presnejšiu polohu.

Ak sa ako príklad vezmú dve pracovné metódy, stupňovitá projekcia je skôr ako pravouhlý lievik, v litografii sa svetlo v pravouhlom lieviku vysunie súčasne a litografická práca je dokončená jedným ťahom. Postupný skenovací litografický stroj je ako kužeľový lievik a zatiaľ čo litografia funguje, svetlo sa zapĺňa a stôl sa pohybuje. Svetlo na pracovnom stole je rovnomernejšie a jemnejšie.

III.Pozitívne a negatívne lepidlá pre fotorezisty

Litografická technológia prenáša hlavne vzor na maske na fotorezist prostredníctvom expozície litografického stroja a vyvolaním exponovaného epitaxného plátku. Hlavnými zložkami fotorezistu sú živice, fotoiniciátory a rozpúšťadlá. Po expozícii sa chemické vlastnosti fotoiniciátora v kompozícii fotorezistu zmenia a prenos vzoru sa dokončí po vyvolaní. Fotorezisty sa podľa vlastností po vyvolaní expozície delia na pozitívne fotorezisty a negatívne fotorezisty. Ako je znázornené na obrázku (a) nižšie, pozitívny fotorezist sa odstráni z exponovanej oblasti po vyvolaní a bežne používaným pozitívnym fotorezistom je SPR200 vyrábaný spoločnosťou DuPont; Na rozdiel od pozitívnych fotorezistov, ako je znázornené na obrázku (b), negatívne fotorezisty sú fotorezisty v exponovanej oblasti, ktoré sa zachovajú po vyvolaní, a bežne používané negatívne fotorezisty sú N244 atď.

Previesť z:https://mp.weixin.qq.com/s?{{0}}biz=MzI1OTExNzkzNw==&mid=2650473231&idx=2 &sn=ebb73ac560d71c99c19970fb7ce704ec&chksm=f3c18d4d0f72e5cb7cc1d37c41e7caae0ac9d7b27ccae5048 6}}bc3a0&scéna=27