ერთი მიმოხილვა
ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოების პროცესში ფოტოლითოგრაფია არის ძირითადი პროცესი, რომელიც განსაზღვრავს ინტეგრირებული სქემების ინტეგრაციის დონეს. ამ პროცესის ფუნქციაა მიკროსქემის გრაფიკული ინფორმაციის ერთგულად გადაცემა და გადატანა ნიღბიდან (ასევე უწოდებენ ნიღბს) ნახევარგამტარული მასალის სუბსტრატზე.
ფოტოლითოგრაფიის პროცესის ძირითადი პრინციპია სუბსტრატის ზედაპირზე დაფარული ფოტოქიმიური რეაქციის გამოყენება ნიღაბზე მიკროსქემის ჩასაწერად, რითაც მიიღწევა ინტეგრირებული მიკროსქემის ნიმუშის დიზაინიდან სუბსტრატზე გადატანის მიზანი.
ფოტოლითოგრაფიის ძირითადი პროცესი:
პირველ რიგში, ფოტორეზისტი გამოიყენება სუბსტრატის ზედაპირზე დაფარვის აპარატის გამოყენებით;
შემდეგ, ფოტოლითოგრაფიული აპარატი გამოიყენება ფოტორეზისტით დაფარული სუბსტრატის გამოსავლენად, ხოლო ფოტოქიმიური რეაქციის მექანიზმი გამოიყენება ფოტოლითოგრაფიის აპარატის მიერ გადაცემული ნიღბის ნიმუშის ინფორმაციის ჩასაწერად, რომელიც ასრულებს ერთგულების გადაცემას, ნიღბის ნიმუშის სუბსტრატზე გადატანას და რეპლიკაციას;
დაბოლოს, დეველოპერი გამოიყენება ღია სუბსტრატის შესაქმნელად, რათა ამოიღონ (ან შეინარჩუნონ) ფოტორეზისტი, რომელიც განიცდის ფოტოქიმიურ რეაქციას ექსპოზიციის შემდეგ.
მეორე ფოტოლითოგრაფიის პროცესი
იმისათვის, რომ ნიღაბზე შემუშავებული მიკროსქემის ნიმუში გადავიტანოთ სილიკონის ვაფლზე, გადატანა ჯერ უნდა მოხდეს ექსპოზიციის პროცესის მეშვეობით, შემდეგ კი სილიკონის ნიმუში უნდა მიღებულ იქნეს ოქროვის პროცესით.
ვინაიდან ფოტოლითოგრაფიის პროცესის არეალის განათება იყენებს ყვითელი სინათლის წყაროს, რომლის მიმართაც ფოტომგრძნობიარე მასალები არ არის მგრძნობიარე, მას ასევე უწოდებენ ყვითელი სინათლის არეალს.
ფოტოლითოგრაფია პირველად გამოიყენებოდა ბეჭდვის ინდუსტრიაში და იყო მთავარი ტექნოლოგია ადრეული PCB წარმოებისთვის. 1950-იანი წლებიდან მოყოლებული, ფოტოლითოგრაფია თანდათანობით იქცა IC წარმოებაში ნიმუშის გადაცემის მთავარ ტექნოლოგიად.
ლითოგრაფიის პროცესის ძირითადი ინდიკატორები მოიცავს გარჩევადობას, მგრძნობელობას, გადაფარვის სიზუსტეს, დეფექტის სიხშირეს და ა.შ.
ფოტოლითოგრაფიის პროცესში ყველაზე კრიტიკული მასალაა ფოტორეზისტი, რომელიც არის ფოტომგრძნობიარე მასალა. ვინაიდან ფოტორეზისტის მგრძნობელობა დამოკიდებულია სინათლის წყაროს ტალღის სიგრძეზე, ფოტოლითოგრაფიული პროცესებისთვის საჭიროა სხვადასხვა ფოტორეზისტული მასალები, როგორიცაა g/i ხაზი, 248nm KrF და 193nm ArF.
ტიპიური ფოტოლითოგრაფიის პროცესის ძირითადი პროცესი მოიცავს ხუთ საფეხურს:
-ბაზის ფირის მომზადება;
-დაიტანეთ ფოტორეზისტი და რბილი გამოცხობა;
- გასწორება, ექსპოზიცია და ექსპოზიციის შემდგომ გამოცხობა;
- მძიმე ფილმის შემუშავება;
-განვითარების გამოვლენა.
(1)ბაზის ფილმის მომზადება: ძირითადად დასუფთავება და დეჰიდრატაცია. იმის გამო, რომ ნებისმიერი დამაბინძურებელი შეასუსტებს ადჰეზიას ფოტორეზისტენტსა და ვაფლს შორის, საფუძვლიანმა გაწმენდამ შეიძლება გააუმჯობესოს ადჰეზია ვაფლსა და ფოტორეზისტს შორის.
(2)ფოტორეზისტული საფარი: ეს მიიღწევა სილიკონის ვაფლის როტაციით. სხვადასხვა ფოტორეზისტებს სჭირდებათ საფარის პროცესის სხვადასხვა პარამეტრი, მათ შორის ბრუნვის სიჩქარე, ფოტორეზისტის სისქე და ტემპერატურა.
რბილი გამოცხობა: გამოცხობას შეუძლია გააუმჯობესოს ადჰეზია ფოტორეზისტენტსა და სილიკონის ვაფლს შორის, ისევე როგორც ფოტორეზისტის სისქის ერთგვაროვნება, რაც სასარგებლოა შემდგომი აკრავის პროცესის გეომეტრიული ზომების ზუსტი კონტროლისთვის.
(3)გასწორება და ექსპოზიცია: გასწორება და ექსპოზიცია არის ყველაზე მნიშვნელოვანი საფეხურები ფოტოლითოგრაფიის პროცესში. ისინი ეხება ნიღბის ნიმუშის გასწორებას ვაფლის არსებულ ნიმუშთან (ან წინა ფენის შაბლონთან) და შემდეგ მის დასხივებას კონკრეტული შუქით. სინათლის ენერგია ააქტიურებს ფოტომგრძნობიარე კომპონენტებს ფოტორეზისტში, რითაც ნიღბის ნიმუში გადადის ფოტორეზისტზე.
მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება გასწორებისა და ექსპოზიციისთვის არის ფოტოლითოგრაფიული მანქანა, რომელიც არის ყველაზე ძვირადღირებული ტექნოლოგიური მოწყობილობა მთელი ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოების პროცესში. ფოტოლითოგრაფიის აპარატის ტექნიკური დონე წარმოადგენს მთელი საწარმოო ხაზის წინსვლის დონეს.
ექსპოზიციის შემდგომი გამოცხობა: ეხება ხანმოკლე გამოცხობის პროცესს ექსპოზიციის შემდეგ, რომელსაც აქვს განსხვავებული ეფექტი, ვიდრე ღრმა ულტრაიისფერი ფოტორეზისტებისა და ჩვეულებრივი i-line ფოტორეზისტებისთვის.
ღრმა ულტრაიისფერი ფოტორეზისტებისთვის, ექსპოზიციის შემდგომი გამოცხობა აშორებს დამცავ კომპონენტებს ფოტორეზისტში, რაც საშუალებას აძლევს ფოტორეზისტს დაითხოვოს დეველოპერში, ამიტომ აუცილებელია ექსპოზიციის შემდგომ გამოცხობა;
ჩვეულებრივი i-line ფოტორეზისტებისთვის, ექსპოზიციის შემდგომ გამოცხობამ შეიძლება გააუმჯობესოს ფოტორეზისტის ადჰეზია და შეამციროს მდგარი ტალღები (მდგარი ტალღები უარყოფით გავლენას მოახდენს ფოტორეზისტის კიდეების მორფოლოგიაზე).
(4)რთული ფილმის შემუშავება: დეველოპერის გამოყენებით ფოტორეზისტის (პოზიტიური ფოტორეზისტი) ხსნადი ნაწილის დასაშლელად ექსპოზიციის შემდეგ და ზუსტად აჩვენეთ ნიღბის ნიმუში ფოტორეზისტის ნიმუშით.
განვითარების პროცესის ძირითადი პარამეტრები მოიცავს განვითარების ტემპერატურასა და დროს, დეველოპერის დოზას და კონცენტრაციას, გაწმენდას და ა.შ. განვითარებაში შესაბამისი პარამეტრების კორექტირებით, შეიძლება გაიზარდოს დაშლის სიჩქარის სხვაობა ფოტორეზისტის დაუცველ და გამოუცდელ ნაწილებს შორის, რითაც შეიძლება გაიზარდოს. სასურველი განვითარების ეფექტის მიღება.
გამკვრივება ასევე ცნობილია, როგორც გამკვრივება საცხობი, რომელიც არის განვითარებული ფოტორეზისტში დარჩენილი გამხსნელის, დეველოპერის, წყლის და სხვა არასაჭირო ნარჩენი კომპონენტების მოცილების პროცესი მათი გაცხელებით და აორთქლებით, რათა გაუმჯობესდეს ფოტორეზისტის გადაბმა სილიკონის სუბსტრატზე და ფოტორეზისტის გრავირების წინააღმდეგობა.
გამკვრივების პროცესის ტემპერატურა განსხვავდება სხვადასხვა ფოტორეზისტებისა და გამკვრივების მეთოდების მიხედვით. წინაპირობა არის ის, რომ ფოტორეზისტის ნიმუში არ დეფორმირდება და ფოტორეზისტი უნდა იყოს საკმარისად მყარი.
(5)განვითარების ინსპექცია: ეს არის დეფექტების შესამოწმებლად ფოტორეზისტული ნიმუშის განვითარების შემდეგ. ჩვეულებრივ, გამოსახულების ამოცნობის ტექნოლოგია გამოიყენება ჩიპის ნიმუშის ავტომატურად სკანირებისთვის განვითარების შემდეგ და შედარებისთვის წინასწარ შენახულ დეფექტების გარეშე სტანდარტულ შაბლონთან. თუ რაიმე განსხვავება გამოვლინდა, იგი ითვლება დეფექტად.
თუ დეფექტების რაოდენობა აღემატება გარკვეულ მნიშვნელობას, მიჩნეულია, რომ სილიკონის ვაფლი ვერ ჩაუტარდა განვითარების ტესტს და შეიძლება გაუქმდეს ან გადამუშავდეს საჭიროებისამებრ.
ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოების პროცესში, პროცესების უმეტესობა შეუქცევადია, ხოლო ფოტოლითოგრაფია ერთ-ერთია იმ მცირერიცხოვან პროცესთაგან, რომლის გადამუშავებაც შესაძლებელია.
სამი ფოტონიღაბი და ფოტორეზისტული მასალა
3.1 ფოტონიღაბი
ფოტონიღაბი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ფოტოლითოგრაფიის ნიღაბი, არის ოსტატი, რომელიც გამოიყენება ინტეგრირებული მიკროსქემის ვაფლის წარმოების ფოტოლითოგრაფიის პროცესში.
ფოტონიღბის წარმოების პროცესი გულისხმობს ინტეგრირებული მიკროსქემის დიზაინის ინჟინრების მიერ შექმნილი ვაფლის წარმოებისთვის საჭირო ორიგინალური განლაგების მონაცემების გადაქცევას მონაცემთა ფორმატში, რომელიც ამოცნობილია ლაზერული შაბლონის გენერატორების ან ელექტრონული სხივის ზემოქმედების აღჭურვილობის მიერ ნიღბის მონაცემების დამუშავების გზით, რათა შესაძლებელი იყოს მისი გამოვლენა. ზემოაღნიშნული აღჭურვილობა ფოტომგრძნობიარე მასალით დაფარული ფოტონიღბის სუბსტრატის მასალაზე; შემდეგ ხდება მისი დამუშავება მთელი რიგი პროცესების მეშვეობით, როგორიცაა განვითარება და ჭურვი, რათა დაფიქსირდეს ნიმუში სუბსტრატის მასალაზე; საბოლოოდ, იგი შემოწმდება, გარემონტდება, გაწმენდილია და ლამინირებულია ნიღბის პროდუქტის შესაქმნელად და მიეწოდება ინტეგრირებული მიკროსქემის მწარმოებელს გამოსაყენებლად.
3.2 ფოტორეზისტი
ფოტორეზისტი, ასევე ცნობილი როგორც ფოტორეზისტი, არის ფოტომგრძნობიარე მასალა. მასში შემავალი ფოტომგრძნობიარე კომპონენტები გაივლიან ქიმიურ ცვლილებებს სინათლის დასხივების ქვეშ, რითაც გამოიწვევს დაშლის სიჩქარის ცვლილებას. მისი მთავარი ფუნქციაა ნიღაბზე ნიმუშის გადატანა ისეთ სუბსტრატზე, როგორიცაა ვაფლი.
ფოტორეზისტის მუშაობის პრინციპი: პირველ რიგში, ფოტორეზისტი იფარება სუბსტრატზე და წინასწარ ცხვება გამხსნელის მოსაშორებლად;
მეორეც, ნიღაბი ექვემდებარება სინათლეს, რის გამოც დაუცველ ნაწილში ფოტომგრძნობიარე კომპონენტები განიცდიან ქიმიურ რეაქციას;
შემდეგ ტარდება ექსპოზიციის შემდგომი გამოცხობა;
დაბოლოს, ფოტორეზისტი ნაწილობრივ იხსნება განვითარების გზით (პოზიტიური ფოტორეზისტისათვის იხსნება გამოფენილი არე, ნეგატიური ფოტორეზისტისთვის იხსნება გამოუცდელი ტერიტორია), რითაც ხდება ინტეგრირებული მიკროსქემის გადატანა ნიღბიდან სუბსტრატზე.
ფოტორეზისტის კომპონენტები ძირითადად მოიცავს ფირის წარმომქმნელ ფისს, ფოტომგრძნობიარე კომპონენტს, კვალი დანამატებს და გამხსნელს.
მათ შორის, ფირის წარმომქმნელი ფისი გამოიყენება მექანიკური თვისებების და აკრავის წინააღმდეგობის უზრუნველსაყოფად; ფოტომგრძნობიარე კომპონენტი განიცდის ქიმიურ ცვლილებებს სინათლის ქვეშ, რაც იწვევს დაშლის სიჩქარის ცვლილებას;
კვალი დანამატები მოიცავს საღებავებს, სიბლანტის გამაძლიერებლებს და ა.შ., რომლებიც გამოიყენება ფოტორეზისტის მუშაობის გასაუმჯობესებლად; გამხსნელები გამოიყენება კომპონენტების დასაშლელად და თანაბრად შერევისთვის.
ამჟამად ფართოდ გამოყენებული ფოტორეზისტები შეიძლება დაიყოს ტრადიციულ ფოტორეზისტებად და ქიმიურად გაძლიერებულ ფოტორეაქტიულებად ფოტოქიმიური რეაქციის მექანიზმის მიხედვით, ასევე შეიძლება დაიყოს ულტრაიისფერ, ღრმა ულტრაიისფერ, ექსტრემალურ ულტრაიისფერ, ელექტრონული სხივების, იონური სხივების და რენტგენის ფოტორეზისტებად. ფოტომგრძნობელობის ტალღის სიგრძე.
ოთხი ფოტოლითოგრაფიული მოწყობილობა
ფოტოლითოგრაფიის ტექნოლოგიამ გაიარა კონტაქტური/სიახლოვის ლითოგრაფიის, ოპტიკური პროექციული ლითოგრაფიის, ნაბიჯ-და განმეორებითი ლითოგრაფიის, სკანირების ლითოგრაფიის, ჩაძირვის ლითოგრაფიისა და EUV ლითოგრაფიის განვითარების პროცესი.
4.1 საკონტაქტო/სიახლოვის ლითოგრაფიის აპარატი
კონტაქტური ლითოგრაფიის ტექნოლოგია გაჩნდა 1960-იან წლებში და ფართოდ გამოიყენებოდა 1970-იან წლებში. ეს იყო ძირითადი ლითოგრაფიული მეთოდი მცირე მასშტაბის ინტეგრირებული სქემების ეპოქაში და ძირითადად გამოიყენებოდა 5μm-ზე მეტი ფუნქციის ზომის მქონე ინტეგრირებული სქემების წარმოებისთვის.
საკონტაქტო/სიახლოვის ლითოგრაფიის აპარატში ვაფლი ჩვეულებრივ მოთავსებულია ხელით კონტროლირებად ჰორიზონტალურ პოზიციაზე და მბრუნავ სამუშაო მაგიდაზე. ოპერატორი იყენებს დისკრეტულ საველე მიკროსკოპს ნიღბისა და ვაფლის პოზიციაზე ერთდროულად დასაკვირვებლად და ხელით აკონტროლებს სამუშაო მაგიდის პოზიციას ნიღბისა და ვაფლის გასწორების მიზნით. მას შემდეგ, რაც ვაფლი და ნიღაბი გასწორდება, ისინი დაჭერით ერთმანეთს ისე, რომ ნიღაბი პირდაპირ კონტაქტში იყოს ვაფლის ზედაპირზე არსებულ ფოტორეზისტთან.
მიკროსკოპის ობიექტივის ამოღების შემდეგ, დაპრესილი ვაფლი და ნიღაბი გადადის ექსპოზიციის მაგიდაზე ექსპოზიციისთვის. ვერცხლისწყლის ნათურის მიერ გამოსხივებული შუქი კოლიმირებული და ნიღბის პარალელურად ხდება ლინზების საშუალებით. ვინაიდან ნიღაბი პირდაპირ კონტაქტშია ვაფლის ფოტორეზისტულ ფენასთან, ნიღბის ნიმუში გადადის ფოტორეზისტულ ფენაზე ექსპოზიციის შემდეგ 1:1 თანაფარდობით.
საკონტაქტო ლითოგრაფიის მოწყობილობა არის უმარტივესი და ყველაზე ეკონომიური ოპტიკური ლითოგრაფიული მოწყობილობა და შეუძლია მიაღწიოს ქვემიკრონული ფუნქციის ზომის გრაფიკის ექსპოზიციას, ამიტომ იგი კვლავ გამოიყენება მცირე პროდუქციის წარმოებაში და ლაბორატორიულ კვლევებში. ფართომასშტაბიანი ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოებაში დაინერგა სიახლოვის ლითოგრაფიის ტექნოლოგია, რათა თავიდან იქნას აცილებული ლითოგრაფიის ხარჯების ზრდა, რომელიც გამოწვეულია ნიღბისა და ვაფლის პირდაპირი კონტაქტით.
სიახლოვის ლითოგრაფია ფართოდ გამოიყენებოდა 1970-იან წლებში მცირე მასშტაბის ინტეგრირებული სქემების ეპოქაში და საშუალო მასშტაბის ინტეგრირებული სქემების ადრეულ ეპოქაში. კონტაქტური ლითოგრაფიისგან განსხვავებით, ნიღაბი სიახლოვის ლითოგრაფიაში არ არის პირდაპირ კონტაქტში ვაფლის ფოტორეზისტთან, მაგრამ რჩება აზოტით სავსე უფსკრული. ნიღაბი ცურავს აზოტზე და ნიღაბსა და ვაფლს შორის უფსკრულის ზომა განისაზღვრება აზოტის წნევით.
ვინაიდან არ არის პირდაპირი კონტაქტი ვაფლსა და ნიღაბს შორის სიახლოვის ლითოგრაფიაში, ლითოგრაფიის პროცესში წარმოქმნილი დეფექტები მცირდება, რაც ამცირებს ნიღბის დაკარგვას და აუმჯობესებს ვაფლის მოსავლიანობას. სიახლოვის ლითოგრაფიაში ვაფლსა და ნიღაბს შორის არსებული უფსკრული ვაფლს ათავსებს ფრენელის დიფრაქციულ რეგიონში. დიფრაქციის არსებობა ზღუდავს სიახლოვის ლითოგრაფიული აღჭურვილობის გარჩევადობის შემდგომ გაუმჯობესებას, ამიტომ ეს ტექნოლოგია ძირითადად შესაფერისია ინტეგრირებული სქემების წარმოებისთვის 3μm-ზე მეტი ზომის მახასიათებლებით.
4.2 სტეპერი და გამეორება
სტეპერი არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მოწყობილობა ვაფლის ლითოგრაფიის ისტორიაში, რომელმაც ხელი შეუწყო სუბმიკრონული ლითოგრაფიის პროცესს მასობრივ წარმოებაში. სტეპერი იყენებს ტიპიურ სტატიკური ექსპოზიციის ველს 22 მმ × 22 მმ და ოპტიკურ პროექციულ ლინზას შემცირების თანაფარდობით 5:1 ან 4:1 ნიღბის ნიმუშის ვაფლზე გადასატანად.
ნაბიჯის და განმეორებითი ლითოგრაფიის მანქანა, როგორც წესი, შედგება ექსპოზიციის ქვესისტემისგან, სამუშაო ნაწილის საფეხურის ქვესისტემისგან, ნიღბის სტადიის ქვესისტემისგან, ფოკუსირების/გათანაბრების ქვესისტემისგან, გასწორების ქვესისტემისგან, ძირითადი ჩარჩოს ქვესისტემისგან, ვაფლის გადაცემის ქვესისტემისგან, ნიღბის გადაცემის ქვესისტემისგან. , ელექტრონული ქვესისტემა და პროგრამული ქვესისტემა.
ეტაპობრივი და განმეორებითი ლითოგრაფიის აპარატის მუშაობის ტიპიური პროცესი შემდეგია:
პირველ რიგში, ფოტორეზისტით დაფარული ვაფლი გადადის სამუშაო ნაწილის მაგიდაზე ვაფლის გადაცემის ქვესისტემის გამოყენებით, ხოლო გამოსაფენი ნიღაბი გადადის ნიღბის მაგიდაზე ნიღბის გადაცემის ქვესისტემის გამოყენებით;
შემდეგ, სისტემა იყენებს ფოკუსირების/დათანაბრების ქვესისტემას სამუშაო ნაწილის საფეხურზე ვაფლზე სიმაღლის მრავალპუნქტიანი გაზომვის შესასრულებლად, რათა მოიპოვოს ისეთი ინფორმაცია, როგორიცაა გამოსაფენი ვაფლის ზედაპირის სიმაღლე და დახრის კუთხე, ისე, რომ ექსპოზიციის ზონა ვაფლის კონტროლი ყოველთვის შესაძლებელია პროექციის ობიექტის ფოკუსური სიღრმეში ექსპოზიციის პროცესში;შემდგომში, სისტემა იყენებს გასწორების ქვესისტემას ნიღბისა და ვაფლის გასასწორებლად ისე, რომ ექსპოზიციის პროცესში ნიღბის გამოსახულების და ვაფლის ნიმუშის გადაცემის პოზიციის სიზუსტე ყოველთვის იყოს გადაფარვის მოთხოვნების ფარგლებში.
დაბოლოს, მთელი ვაფლის ზედაპირის ნაბიჯი და ექსპოზიციის მოქმედება სრულდება დადგენილი გზის მიხედვით, რათა განხორციელდეს ნიმუშის გადაცემის ფუნქცია.
შემდგომი სტეპერისა და სკანერის ლითოგრაფიის აპარატი დაფუძნებულია ზემოაღნიშნულ ძირითად სამუშაო პროცესზე, რომელიც აუმჯობესებს სტეპინგს → სკანირებაზე → ექსპოზიციას და ფოკუსირებას/ნოველირებას → გასწორებას → ექსპოზიციას ორსაფეხურიან მოდელზე გაზომვაზე (ფოკუსირება/გათანაბრება → გასწორება) და სკანირება. ექსპოზიცია პარალელურად.
ნაბიჯ-და-სკანირების ლითოგრაფიის აპარატთან შედარებით, ნაბიჯ-და-გამეორების ლითოგრაფიის აპარატს არ სჭირდება ნიღბისა და ვაფლის სინქრონული საპირისპირო სკანირების მიღწევა და არ საჭიროებს სკანირების ნიღბის ცხრილს და სინქრონული სკანირების მართვის სისტემას. აქედან გამომდინარე, სტრუქტურა შედარებით მარტივია, ღირებულება შედარებით დაბალია და ოპერაცია საიმედოა.
მას შემდეგ, რაც IC ტექნოლოგია შევიდა 0.25μm-ში, ნაბიჯ-და-განმეორებითი ლითოგრაფიის გამოყენებამ დაიწყო კლება საფეხურზე და სკანირების ლითოგრაფიის უპირატესობების გამო ექსპოზიციის ველის ზომისა და ექსპოზიციის ერთგვაროვნების სკანირებაში. ამჟამად, Nikon-ის მიერ მოწოდებულ უახლეს ნაბიჯ-და-განმეორებით ლითოგრაფიას აქვს სტატიკური ექსპოზიციის ხედვის ველი ისეთივე დიდი, როგორც ნაბიჯი და სკანირების ლითოგრაფიისა და შეუძლია საათში 200-ზე მეტი ვაფლის დამუშავება, წარმოების უკიდურესად მაღალი ეფექტურობით. ამ ტიპის ლითოგრაფიის აპარატი ამჟამად ძირითადად გამოიყენება არაკრიტიკული IC ფენების დასამზადებლად.
4.3 სტეპერ სკანერი
ნაბიჯ-და სკანირების ლითოგრაფიის გამოყენება 1990-იან წლებში დაიწყო. სხვადასხვა ექსპოზიციის სინათლის წყაროს კონფიგურაციით, ნაბიჯ-და სკანირების ტექნოლოგიას შეუძლია სხვადასხვა პროცესის ტექნოლოგიური კვანძების მხარდაჭერა, 365 ნმ, 248 ნმ, 193 ნმ ჩაძირვიდან EUV ლითოგრაფიამდე. ნაბიჯ-და-განმეორებითი ლითოგრაფიისგან განსხვავებით, ნაბიჯ-და-სკანირების ლითოგრაფიის ერთი ველის ექსპოზიცია იღებს დინამიურ სკანირებას, ანუ ნიღბის ფირფიტა ასრულებს სკანირების მოძრაობას ვაფლთან შედარებით სინქრონულად; მიმდინარე ველის ექსპოზიციის დასრულების შემდეგ, ვაფლი გადადის სამუშაო ნაწილის საფეხურზე და გადადის სკანირების ველის შემდეგ პოზიციაზე და გრძელდება განმეორებითი ექსპოზიცია; გაიმეორეთ ნაბიჯი და სკანირების ექსპოზიცია რამდენჯერმე, სანამ მთელი ვაფლის ყველა ველი არ გამოაშკარავდება.
სხვადასხვა ტიპის სინათლის წყაროების კონფიგურაციით (როგორიცაა i-line, KrF, ArF), სტეპერ-სკანერს შეუძლია ნახევარგამტარული წინა ნაწილის პროცესის თითქმის ყველა ტექნოლოგიური კვანძის მხარდაჭერა. ტიპიურმა სილიკონზე დაფუძნებულმა CMOS პროცესებმა მიიღეს სტეპერ-სკანერები დიდი რაოდენობით 0.18μm კვანძიდან; ექსტრემალური ულტრაიისფერი (EUV) ლითოგრაფიული აპარატები, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება 7 ნმ-ზე დაბალ კვანძებში, ასევე იყენებენ სტეპერ სკანირებას. ნაწილობრივი ადაპტური მოდიფიკაციის შემდეგ, სტეპერ-სკანერს ასევე შეუძლია მხარი დაუჭიროს მრავალი არასილიკონზე დაფუძნებული პროცესის კვლევას და განვითარებას და წარმოებას, როგორიცაა MEMS, კვების მოწყობილობები და RF მოწყობილობები.
ნაბიჯ-და სკანირების პროექციის ლითოგრაფიის აპარატების ძირითადი მწარმოებლებია ASML (ნიდერლანდები), Nikon (იაპონია), Canon (იაპონია) და SMEE (ჩინეთი). ASML-მა გამოუშვა TWINSCAN ნაბიჯ-და სკანირების ლითოგრაფიული აპარატების სერია 2001 წელს. იგი იყენებს ორსაფეხურიანი სისტემის არქიტექტურას, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად გააუმჯობესოს აღჭურვილობის გამომავალი სიჩქარე და გახდა ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მაღალი დონის ლითოგრაფიის აპარატი.
4.4 ჩაძირვის ლითოგრაფია
რეილის ფორმულიდან ჩანს, რომ როდესაც ექსპოზიციის ტალღის სიგრძე უცვლელი რჩება, გამოსახულების გარჩევადობის შემდგომი გაუმჯობესების ეფექტური გზაა გამოსახულების სისტემის რიცხვითი დიაფრაგმის გაზრდა. 45 ნმ და უფრო მაღალი რეზოლუციისთვის, ArF მშრალი ექსპოზიციის მეთოდი ვეღარ აკმაყოფილებს მოთხოვნებს (რადგან იგი მხარს უჭერს გამოსახულების მაქსიმალურ გარჩევადობას 65 ნმ), ამიტომ აუცილებელია ჩაძირვის ლითოგრაფიის მეთოდის დანერგვა. ტრადიციული ლითოგრაფიის ტექნოლოგიაში, ობიექტივსა და ფოტორეზისტენტს შორის საშუალო არის ჰაერი, ხოლო ჩაძირვის ლითოგრაფიის ტექნოლოგია ჰაერის გარემოს ცვლის თხევადით (ჩვეულებრივ, ულტრასუფთა წყალი რეფრაქციული ინდექსით 1,44).
სინამდვილეში, ჩაძირვის ლითოგრაფიის ტექნოლოგია იყენებს სინათლის წყაროს ტალღის სიგრძის შემცირებას მას შემდეგ, რაც სინათლე გადის თხევად გარემოში გარჩევადობის გასაუმჯობესებლად, ხოლო შემცირების კოეფიციენტი არის თხევადი გარემოს რეფრაქციული ინდექსი. მიუხედავად იმისა, რომ ჩაძირვის ლითოგრაფიული მანქანა არის ნაბიჯ-დასკანირების ლითოგრაფიული აპარატის ტიპი და მისი აღჭურვილობის სისტემური გადაწყვეტა არ შეცვლილა, ეს არის ArF ნაბიჯი და სკანირების ლითოგრაფიის აპარატის მოდიფიკაცია და გაფართოება დაკავშირებული ძირითადი ტექნოლოგიების დანერგვის გამო. ჩაძირვისკენ.
იმერსიული ლითოგრაფიის უპირატესობა ის არის, რომ სისტემის რიცხვითი დიაფრაგმის გაზრდის გამო, გაუმჯობესებულია სტეპერ-სკანერის ლითოგრაფიის აპარატის გამოსახულების გარჩევადობის შესაძლებლობა, რომელიც აკმაყოფილებს 45 ნმ-ზე ქვემოთ გამოსახულების გარჩევადობის პროცესურ მოთხოვნებს.
ვინაიდან ჩაძირვის ლითოგრაფიის მანქანა კვლავ იყენებს ArF სინათლის წყაროს, პროცესის უწყვეტობა გარანტირებულია, რაც დაზოგავს სინათლის წყაროს, აღჭურვილობისა და პროცესის R&D ღირებულებას. ამის საფუძველზე, მრავალჯერადი გრაფიკული და გამოთვლითი ლითოგრაფიის ტექნოლოგიასთან ერთად, ჩაძირვის ლითოგრაფიის აპარატი შეიძლება გამოყენებულ იქნას 22 ნმ და ქვემოთ კვანძებში. სანამ EUV ლითოგრაფიის მანქანა ოფიციალურად გამოიშვებოდა მასობრივ წარმოებაში, ჩაძირვის ლითოგრაფიის მანქანა ფართოდ გამოიყენებოდა და შეეძლო აკმაყოფილებდეს 7 ნმ კვანძის პროცესის მოთხოვნებს. თუმცა, ჩაძირვის სითხის დანერგვის გამო, თავად აღჭურვილობის საინჟინრო სირთულე მნიშვნელოვნად გაიზარდა.
მისი ძირითადი ტექნოლოგიები მოიცავს ჩაძირვის სითხის მიწოდების და აღდგენის ტექნოლოგიას, ჩაძირვის სითხის ველის შენარჩუნების ტექნოლოგიას, ჩაძირვის ლითოგრაფიის დაბინძურების და დეფექტების კონტროლის ტექნოლოგიას, ულტრა დიდი ციფრული დიაფრაგმის ჩაძირვის საპროექციო ლინზების შემუშავებას და შენარჩუნებას და გამოსახულების ხარისხის გამოვლენის ტექნოლოგიას ჩაძირვის პირობებში.
ამჟამად, კომერციული ArFi სტეპ და სკანირების ლითოგრაფიის აპარატებს ძირითადად ორი კომპანია უზრუნველყოფს, კერძოდ, ნიდერლანდების ASML და იაპონიის Nikon. მათ შორის ერთი ASML NXT1980 Di-ის ფასი დაახლოებით 80 მილიონი ევროა.
4.4 ექსტრემალური ულტრაიისფერი ლითოგრაფიის აპარატი
ფოტოლითოგრაფიის გარჩევადობის გაუმჯობესების მიზნით, ექსპოზიციის ტალღის სიგრძე კიდევ უფრო მცირდება ექსციმერული სინათლის წყაროს მიღების შემდეგ და ექსპოზიციის სინათლის წყაროდ შემოყვანილია ექსტრემალური ულტრაიისფერი შუქი ტალღის სიგრძით 10-დან 14 ნმ-მდე. ექსტრემალური ულტრაიისფერი შუქის ტალღის სიგრძე უკიდურესად მოკლეა და ამრეკლავი ოპტიკური სისტემა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას, ჩვეულებრივ შედგება მრავალშრიანი ფირის რეფლექტორებისგან, როგორიცაა Mo/Si ან Mo/Be.
მათ შორის, Mo/Si მრავალშრიანი ფირის თეორიული მაქსიმალური არეკვლა ტალღის სიგრძის დიაპაზონში 13,0-დან 13,5 ნმ-მდე არის დაახლოებით 70%, ხოლო Mo/Be მრავალშრიანი ფილმის თეორიული მაქსიმალური არეკვლა მოკლე ტალღის სიგრძეზე 11,1 ნმ არის დაახლოებით 80%. მიუხედავად იმისა, რომ Mo/Be მრავალშრიანი ფირის რეფლექტორების არეკვლა უფრო მაღალია, Be ძალიან ტოქსიკურია, ამიტომ ასეთი მასალების კვლევა მიტოვებული იქნა EUV ლითოგრაფიის ტექნოლოგიის შემუშავებისას.ამჟამინდელი EUV ლითოგრაფიის ტექნოლოგია იყენებს Mo/Si მრავალშრიანი ფილას და მისი ექსპოზიციის ტალღის სიგრძე ასევე განისაზღვრება 13,5 ნმ.
ძირითადი ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყარო იყენებს ლაზერის მიერ წარმოებულ პლაზმას (LPP) ტექნოლოგიას, რომელიც იყენებს მაღალი ინტენსივობის ლაზერებს ცხელი დნობის Sn პლაზმის აღგზნებისთვის სინათლის გამოსასხივებლად. დიდი ხნის განმავლობაში, სინათლის წყაროს სიმძლავრე და ხელმისაწვდომობა წარმოადგენდა ბოსტნეულს, რომელიც ზღუდავდა EUV ლითოგრაფიული აპარატების ეფექტურობას. ძირითადი ოსცილატორის დენის გამაძლიერებლის, პროგნოზირებადი პლაზმის (PP) ტექნოლოგიისა და სარკის ადგილზე შეგროვების ტექნოლოგიის მეშვეობით მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა EUV სინათლის წყაროების სიმძლავრე და სტაბილურობა.
EUV ლითოგრაფიული მანქანა ძირითადად შედგება ისეთი ქვესისტემებისგან, როგორიცაა სინათლის წყარო, განათება, ობიექტივი, სამუშაო ნაწილის ეტაპი, ნიღბის ეტაპი, ვაფლის გასწორება, ფოკუსირება/გათანაბრება, ნიღბის გადაცემა, ვაფლის გადაცემა და ვაკუუმის ჩარჩო. განათების სისტემაში გავლის შემდეგ, რომელიც შედგება მრავალშრიანი დაფარული რეფლექტორებისგან, ექსტრემალური ულტრაიისფერი შუქი დასხივდება ამრეკლავ ნიღაბზე. ნიღბის მიერ არეკლილი შუქი შედის ოპტიკური მთლიანი ასახვის გამოსახულების სისტემაში, რომელიც შედგება რეფლექტორების სერიისგან, და ბოლოს ნიღბის არეკლილი გამოსახულება ვაკუუმურ გარემოში ვაფლის ზედაპირზე პროეცირდება.
EUV ლითოგრაფიის აპარატის ექსპოზიციის ხედვის ველი და გამოსახულების ხედვის ველი ორივე რკალის ფორმისაა და ეტაპობრივი სკანირების მეთოდი გამოიყენება ვაფლის სრული ექსპოზიციის მისაღწევად, გამომავალი სიჩქარის გასაუმჯობესებლად. ASML-ის ყველაზე მოწინავე NXE სერიის EUV ლითოგრაფიის აპარატი იყენებს ექსპოზიციის სინათლის წყაროს ტალღის სიგრძით 13,5 ნმ, ამრეკლავ ნიღაბს (6° დახრილი დახრილობა), 4-ჯერ შემცირების ამრეკლავი პროექციის ობიექტურ სისტემას 6 სარკის სტრუქტურით (NA=0,33). სკანირების ხედვის ველი 26მმ × 33მმ და ვაკუუმური ექსპოზიციის გარემო.
ჩაძირვის ლითოგრაფიულ აპარატებთან შედარებით, EUV ლითოგრაფიული აპარატების ერთჯერადი ექსპოზიციის გარჩევადობა, რომლებიც იყენებენ ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყაროებს, მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, რაც ეფექტურად აარიდებს კომპლექსურ პროცესს, რომელიც საჭიროა მრავალჯერადი ფოტოლითოგრაფიისთვის მაღალი გარჩევადობის გრაფიკის შესაქმნელად. დღეისათვის NXE 3400B ლითოგრაფიული აპარატის ერთჯერადი ექსპოზიციის გარჩევადობა 0,33 ციფრული დიაფრაგმით აღწევს 13 ნმ-ს, ხოლო გამომავალი სიჩქარე აღწევს 125 ცალი/სთ.
მურის კანონის შემდგომი გაფართოების მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად, მომავალში EUV ლითოგრაფიული მანქანები 0.5 რიცხვითი დიაფრაგმით მიიღებენ პროექციის ობიექტურ სისტემას ცენტრალური სინათლის ბლოკირებით, ასიმეტრიული გადიდების გამოყენებით 0.25-ჯერ/0.125-ჯერ და სკანირების ექსპოზიციის ხედვის ველი შემცირდება 26 მ × 33 მმ-დან 26 მმ × 16.5 მმ-მდე, ხოლო ერთჯერადი ექსპოზიციის გარჩევადობა შეიძლება მიაღწიოს 8 ნმ-ზე დაბლა.
———————————————————————————————————————————— ———————————
Semicera შეუძლია უზრუნველყოსგრაფიტის ნაწილები, რბილი/ხისტი იგრძნობა, სილიციუმის კარბიდის ნაწილები, CVD სილიციუმის კარბიდის ნაწილები, დაSiC/TaC დაფარული ნაწილებისრული ნახევარგამტარული პროცესით 30 დღეში.
თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ ზემოაღნიშნული ნახევარგამტარული პროდუქტებით,გთხოვთ, ნუ მოგერიდებათ დაგვიკავშირდეთ პირველად.
ტელ: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-31-2024