Lithograffeg Cylchred Integredig-yn ysgythru Proses Gydweithredol

Lithograffeg ac ysgythru yw'r ddwy broses graidd o drosglwyddo patrwm nanoraddfa, ac mae eu datrysiad, cywirdeb a chysondeb gyda'i gilydd yn pennu terfyn uchaf perfformiad a chynnyrch dyfeisiau.

Mae'r papur hwn yn systematig yn datrys y mecanweithiau allweddol, paramedrau rheoli ac esblygiad technolegol diweddaraf y broses gyfan o cotio ffotoresist, datguddiad, datblygiad ac ysgythru.

Mae'r manylion fel a ganlyn:

Proses lithograffeg

Proses ysgythru

Proses lithograffeg

Mewn gweithgynhyrchu sglodion cylched integredig, mae'r broses lithograffeg, fel y dechnoleg graidd o drosglwyddo patrwm, yn ailadrodd y dyluniad cylched ar yr haen mwgwd fesul haen i'r wyneb wafer trwy brosesau optegol a chemegol manwl gywir, ac mae ei esblygiad technolegol bob amser yn ymwneud â gwella datrysiad a optimeiddio sefydlogrwydd prosesau.

Cais ffotoresist

Mae'r broses yn dechrau gyda cham cotio sbin y ffotoresydd - ar ôl i'r wafer gael ei wactod- wedi'i arsugnu a'i osod ar y bwrdd cymorth cotio sbin, mae'r ffotoresydd sy'n diferu yn ffurfio ffilm unffurf gyda chymorth grym allgyrchol ar gyflymder uchel o filoedd o chwyldroadau yr eiliad, ac mae trwch y ffilm yn cael ei reoli'n union gan y gludedd colloidal, y toddydd. nodweddion a pharamedrau cylchdroi.

Gan fod photoresist yn sensitif iawn i dymheredd a lleithder fel deunydd resin ffotosensitif, mae angen goleuo'r ardal ffotoresist â goleuadau melyn a chynnal amgylchedd tymheredd a lleithder cyson yn llym er mwyn osgoi amrywiadau mewn priodweddau materol.

Mathau o ffotoresyddion

Rhennir ffotoresistiaid yn ddau gategori yn ôl eu nodweddion datblygu: ar ôl datguddiad, mae'r ardal agored yn hydoddi yn y datblygwr a chedwir yr ardal heb ei datgelu; Mae'r glud negyddol i'r gwrthwyneb, ac mae'r ardal heb ei amlygu yn cael ei ddileu. Mae'r dewis penodol yn dibynnu ar ofynion topolegol y patrwm cylched, fel strwythurau llinell trwchus yn ffafrio gludyddion positif er mwyn osgoi diffygion pontio ymyl.

Wedi'i-bobi ymlaen llaw

Ar ôl cotio troelli, caiff y wafer ei gynhesu i tua 80 gradd mewn awyrgylch nitrogen i hyrwyddo anweddoli'r toddydd gweddilliol yn y ffilm, gwella'r adlyniad rhwng yr haen gludiog a'r swbstrad a'r gallu i wrthsefyll ymyrraeth amlygiad.

Ehyspryd

Mae'r cam amlygiad yn rhan hanfodol o drosglwyddo patrwm, lle mae'r wafer yn cael ei lwytho i mewn i beiriant datguddio stepiwr neu sganiwr. Mae stepwyr traddodiadol yn taflu patrwm y mwgwd ar yr wyneb wafferi ar raddfa bedwarplyg trwy system lens chwyddo, gyda chydraniad yn dilyn fformiwla

R=kλ/NA

lle λ yw tonfedd y ffynhonnell golau, NA yw agorfa rifiadol y lens, a k yw cyfernod y broses. Ar hyn o bryd, mae'r ffynhonnell golau prif ffrwd yn defnyddio laser excimer ArF gyda thonfedd o 193nm, a lens NA uchel i gyflawni cydraniad is-donfedd. Er mwyn torri trwy'r terfynau diffreithiant ffisegol, defnyddir technegau cydraniad uwch megis datguddiad dwbl, mygydau sifft cyfnod, a chywiro effaith agosrwydd optegol. Fel ffurf wedi'i huwchraddio o stepiwr, mae'r sganiwr yn disodli datguddiad lled llawn trwy ddatguddiad sganio hollt, gan ehangu'r maes golygfa i bob pwrpas a lleihau dylanwad aberrations lens, ac mae wedi dod yn offer safonol mewn prosesau datblygedig.

Mae angen pobi ar ôl amlygiad (PEB) ar ôl dod i gysylltiad, sy'n actifadu'r cyfrwng cynhyrchu asid yn y ffotoresydd trwy driniaeth wres ysgafn, gan hybu adweithiau catalytig asid, lleihau effeithiau tonnau sefyll a miniogi cyfuchliniau ymyl patrwm.

Datblygiad

Yn y broses ddatblygu, mae ardal amlygiad y glud positif yn cael ei ddiddymu yn y datblygwr alcalïaidd, gan ffurfio patrwm rhyddhad sy'n gyson â'r mwgwd. Diffinnir glud negyddol trwy hydoddi'r ardal heb ei amlygu. Ar ôl ei ddatblygu, mae angen ei bobi a'i wella'n galed i wella ymwrthedd ysgythr y ffotoresydd a darparu mwgwd amddiffynnol ar gyfer ysgythru dilynol neu fewnblannu ïon.

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae technoleg lithograffeg uwchfioled eithafol (EUV) wedi torri trwy derfyn datrysiad lithograffeg optegol traddodiadol gyda ffynhonnell golau tonfedd fer 13.5nm ac mae wedi dod yn ddatrysiad amlygiad craidd ar gyfer prosesau 7nm ac is. Wedi'i gyfuno â thechnolegau patrwm lluosog megis hunan-alinio delweddu deuol (SADP) a hunan-alinio delweddu pedwarplyg (SAQP), mae lithograffeg EUV yn cyflawni integreiddio uwch tra'n rheoli costau prosesau a chynnyrch yn effeithiol.

Yn ogystal, mae lithograffeg nanoimprint (NIL), fel technoleg atodol, yn gwireddu paratoad patrwm is- 10nm gydag argraffnod manwl uchel mewn senarios penodol, gan ddangos potensial cymhwysiad unigryw. Mae datblygiad cydgysylltiedig y technolegau hyn yn parhau i hyrwyddo esblygiad prosesau lithograffeg i gyfeiriad cyfraddau uwch o gywirdeb a diffygion is, gan gefnogi arloesedd technolegol ac iteriad cynnyrch yn y diwydiant lled-ddargludyddion.

Proses ysgythru

Yn y broses ysgythru gweithgynhyrchu cylched integredig, mae ysgythru sych a gwlyb yn cyflawni ffurfio patrymau ffilm tenau trwy reoli'r broses symud deunydd yn fanwl gywir, ac mae'r ddau yn ategu ei gilydd o ran llwybrau technegol a senarios cymwys.

Ysgythriad sych

Mae ysgythru sych yn defnyddio ysgythriad ïon adweithiol (RIE) fel y craidd, ac mae ei offer yn mabwysiadu strwythur plât cyfochrog: gosodir y wafer yn yr electrod isaf yn y siambr gwactod, mae'r electrod uchaf wedi'i seilio, ac mae'r nwy wedi'i chwistrellu yn cael ei gyffroi trwy gymhwyso foltedd amledd uchel i ffurfio plasma, gan gynhyrchu ïonau positif, radicalau rhydd a gweithredol arall. gronynnau.

Mae'r gronynnau hyn yn peledu wyneb y deunydd yn fertigol o dan gyflymiad y maes trydan, ac yn adweithio'n gemegol â'r haen darged i gynhyrchu cynhyrchion anweddol, sy'n cael eu gollwng trwy'r system gwactod i gyflawni effaith ysgythru anisotropig. Yr allwedd i'r broses hon yw cymhareb ddethol uchel, hynny yw, mae angen i'r gwahaniaeth yn y gyfradd etch rhwng y photoresist a'r haen ddeunydd fod yn ddigon mawr i sicrhau ffyddlondeb y trosglwyddiad patrwm. Ar yr un pryd, mae angen atal yr effaith microlwytho er mwyn osgoi'r amrywiad yn y gyfradd etch a achosir gan wahaniaethau dwysedd patrwm lleol, ac i leihau difrod electrostatig a chyflwyniad amhuredd. Er mwyn gwella cywirdeb, mae technoleg RIE fodern yn aml yn defnyddio ffynonellau plasma wedi'u cyplysu'n anwythol (ICP) neu ffynonellau plasma wedi'u cyplysu'n gapacitive (CCP), ynghyd â chyflenwad pŵer pwls a thechnoleg gwella maes magnetig i gyflawni rheolaeth nanoraddfa.

Ysgythriad gwlyb

Mae ysgythru gwlyb yn dibynnu ar yr adwaith uniongyrchol rhwng hylif cemegol a deunydd, ac fe'i rhennir yn ddau ddull: trochi a chylchdroi. Mae'r math trochi yn trochi'r wafer yn yr hydoddiant cemegol yn y tanc ysgythru, ac yn rheoli'r gyfradd adwaith trwy drylediad. Mae'r math cylchdro yn defnyddio mecaneg hylif i wella effeithlonrwydd trosglwyddo màs trwy gylchdroi'r wafer a chwistrellu hylif cemegol.

Oherwydd bod ysgythriad gwlyb yn isotropig ei natur, mae ei nodweddion drilio ochrol yn cyfyngu ar y gallu microfabrication, ac mae'r mwgwd ffotoresist yn cael ei erydu'n hawdd gan hylifau cemegol, felly fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer prosesu strwythurau maint mawr neu ddeunyddiau penodol (fel metel, alwminiwm, ocsid). Ar ôl ysgythru, mae angen tynnu'r ffotoresydd gweddilliol trwy ddymchwel plasma neu blicio cemegol, lle mae dymchwel plasma yn defnyddio plasma ocsigen i ddadelfennu'r haen gludiog, ac mae plicio cemegol yn cael ei hydoddi'n ddetholus gyda thoddydd arbennig.

Yn y blynyddoedd diwethaf, mae technoleg ysgythru wedi esblygu tuag at gywirdeb uwch a diogelu'r amgylchedd. Yn y maes sych, mae ysgythriad haen atomig (ALE) yn cael ei dynnu'n fanwl gywir ar yr un lefel atomig trwy adweithiau hunan-gyfyngu am yn ail, gan gyfuno deunyddiau detholusrwydd uchel â pharamedrau plasma optimaidd i wthio terfynau cydraniad RIE traddodiadol. Ar yr un pryd, mae'r strwythur stacio tri dimensiwn a'r galw am becynnu uwch yn hyrwyddo datblygiad ysgythru silicon dwfn, ysgythru cymhareb agwedd uchel haen dielectrig a thechnolegau eraill, a defnyddio strategaethau cymysgu plasma a nwy tymheredd isel i leihau difrod wal ochr. O ran proses wlyb, mae ymchwilio a datblygu datrysiadau cemegol ecogyfeillgar (fel fformiwlâu gwenwyndra rhad ac am ddim fflworin) wedi dod yn duedd, gyda systemau monitro ar-lein a rheoli dolen gaeedig i gyflawni rheolaeth fanwl gywir ar gyfradd ysgythru a thrin hylifau gwastraff yn ddiniwed.

0040-09094 SIAMBR 200mm

Yn ogystal, mae technegau ysgythru hybrid, megis y broses sych wlyb gyfun, yn cynnig manteision mewn senarios penodol, megis lleihau straen materol trwy ragdriniaeth wlyb ac yna sychu mowldio patrwm mân. Mae'r datblygiadau arloesol hyn yn parhau i yrru'r broses ysgythru tuag at gyfarwyddiadau mwy effeithlon, gwyrddach a mwy manwl gywir, gan gefnogi gwelliant parhaus perfformiad ac integreiddio dyfeisiau lled-ddargludyddion.