Съвместен процес на гравиране-на интегрирана литография

Литографията и ецването са двата основни процеса на прехвърляне на наноразмерни модели и тяхната разделителна способност, точност и последователност заедно определят горната граница на производителност и добив на устройството.

Тази статия систематично подрежда ключовите механизми, контролните параметри и най-новата технологична еволюция на целия процес на фоторезистно покритие, експониране, проявяване и ецване.

Подробностите са както следва:

Процес на литография

Процес на ецване

Процес на литография

При производството на чипове с интегрални схеми процесът на литография, като основна технология за прехвърляне на шаблони, възпроизвежда схемата на схемата върху маската слой по слой към повърхността на пластината чрез прецизни оптични и химични процеси и неговата технологична еволюция винаги се е въртяла около подобряване на разделителната способност и оптимизиране на стабилността на процеса.

Приложение на фоторезист

Процесът започва с етапа на центрофугиране на фоторезиста - след като вафлата е вакуумно-адсорбирана и фиксирана върху опорната маса на машината за центрофугиране, капещият фоторезист образува равномерен филм с помощта на центробежна сила при висока скорост от хиляди обороти в секунда, а дебелината на филма се контролира прецизно от колоидния вискозитет, характеристиките на разтворителя и параметри на въртене.

Тъй като фоторезистът е силно чувствителен към температура и влажност като фоточувствителен смолен материал, зоната на фоторезиста трябва да бъде осветена с жълта светлина и стриктно да се поддържа постоянна температура и влажност, за да се избегнат колебания в свойствата на материала.

Видове фоторезисти

Фоторезистите се разделят на две категории според техните характеристики на проявяване: след експониране експонираната област се разтваря в проявителя, а неекспонираната част се запазва; Негативното лепило е обратното и неекспонираната зона се отстранява. Специфичният избор зависи от топологичните изисквания на модела на веригата, като плътни линейни структури, предпочитащи положителни лепила, за да се избегнат дефекти на мостове по ръбовете.

Предварително-изпечени

След центрофугиране, вафлата се нагрява до около 80 градуса в азотна атмосфера, за да се насърчи изпаряването на остатъчния разтворител във филма, да се подобри адхезията между адхезивния слой и субстрата и способността да се устои на смущения при експозиция.

Eекспозиция

Етапът на експониране е критична част от трансфера на модела, където пластината се зарежда в стъпкова машина за експониране или скенер. Традиционните степери проектират модела на маската върху повърхността на вафлата в четворен мащаб чрез система от вариообективи, с разделителна способност, следваща формула

R=kλ/NA

където λ е дължината на вълната на източника на светлина, NA е числената апертура на лещата и k е коефициентът на процеса. Понастоящем основният източник на светлина използва ArF ексимерен лазер с дължина на вълната 193 nm и леща с висока NA за постигане на под-разделителна способност на дължината на вълната. За да се преодолеят ограниченията на физическата дифракция, широко се използват техники за свръх-разделителна способност, като двойна експозиция, маски за-изместване на фазата и корекция на оптичния ефект на близост. Като подобрена форма на степер, скенерът замества експозицията на пълна{7}}широчина чрез експозиция на сканиране с процеп, като ефективно разширява зрителното поле и намалява влиянието на аберациите на обектива и се е превърнал в стандартно оборудване в напреднали процеси.

Изпичане след-излагане (PEB) се изисква след излагането, което активира агента,-произвеждащ киселина във фоторезиста чрез лека топлинна обработка, насърчавайки киселинни-каталитични реакции, намалявайки ефектите на стоящи вълни и изостряйки контурите на ръбовете на модела.

развитие

В процеса на проявяване зоната на излагане на положителното лепило се разтваря в алкалния проявител, образувайки релефен модел, съответстващ на маската. Негативното лепило се определя чрез разтваряне на неекспонираната област. След проявяване, той трябва да бъде силно изпечен и втвърден, за да се подобри устойчивостта на фоторезиста към ецване и да се осигури защитна маска за последващо ецване или йонна имплантация.

През последните години технологията за екстремна ултравиолетова литография (EUV) надхвърли границата на разделителната способност на традиционната оптична литография с източник на светлина с къса-дължина на вълната от 13,5nm и се превърна в основното решение за експониране за 7nm и по-ниски процеси. Комбинирана с множество технологии за моделиране като само-подравняващо двойно изображение (SADP) и само-подравняващо се четворно изображение (SAQP), EUV литографията постига по-висока интеграция, като същевременно ефективно контролира разходите и добивите на процеса.

Освен това литографията с наноотпечатване (NIL), като допълнителна технология, реализира под-10nm подготовка на модела с високопрецизно отпечатване в специфични сценарии, демонстрирайки уникален потенциал за приложение. Координираното развитие на тези технологии продължава да насърчава еволюцията на литографските процеси в посока на по-висока прецизност и по-ниски проценти на дефекти, подкрепяйки технологичните иновации и продуктовата итерация в полупроводниковата индустрия.

Процес на ецване

В процеса на ецване при производството на интегрални схеми, сухото и мокрото ецване постигат формирането на тънкослойни модели чрез прецизно контролиране на процеса на отстраняване на материала и двете се допълват взаимно по отношение на технически пътища и приложими сценарии.

Сухо ецване

Сухото ецване използва реактивно йонно ецване (RIE) като сърцевина и оборудването му приема паралелна плоча: пластината се поставя в долния електрод във вакуумната камера, горният електрод е заземен и инжектираният газ се възбужда чрез прилагане на високо-честотно напрежение, за да се образува плазма, произвеждаща положителни йони, свободни радикали и други активни частици.

Тези частици бомбардират повърхността на материала вертикално под ускорението на електрическото поле и реагират химически с целевия слой, за да произведат летливи продукти, които се изпускат през вакуумната система за постигане на анизотропен ефект на ецване. Ключът към този процес е високото съотношение на селекция, тоест разликата в скоростта на ецване между фоторезиста и слоя материал трябва да бъде достатъчно голяма, за да гарантира прецизността на прехвърлянето на модела. В същото време е необходимо да се инхибира ефектът на микронатоварване, за да се избегне колебанието на скоростта на ецване, причинено от локални разлики в плътността на шаблона, и да се намали електростатичното увреждане и въвеждането на примеси. За да се подобри точността, съвременната технология RIE често използва източници на индуктивно свързана плазма (ICP) или източници на капацитивно свързана плазма (CCP), комбинирани с импулсно захранване и технология за усилване на магнитното поле за постигане на наномащабно управление.

Мокро ецване

Мокрото ецване разчита на директната реакция между химическата течност и материала и е разделено на два режима: потапяне и въртене. Типът потапяне потапя вафлата в химическия разтвор в резервоара за ецване и контролира скоростта на реакцията чрез дифузия. Ротационният тип използва флуидна механика за подобряване на ефективността на преноса на маса чрез въртене на пластината и пръскане на химическа течност.

Тъй като мокрото ецване е изотропно по природа, характеристиките му на странично пробиване ограничават способността за микропроизводство, а фоторезистната маска лесно се разяжда от химически течности, така че се използва най-вече за обработка на големи{0}}структури или специфични материали (като метал, алуминий, оксид). След ецване, остатъчният фоторезист трябва да се отстрани чрез плазмено деформиране или химически пилинг, при който плазменото деформиране използва кислородна плазма за разлагане на адхезивния слой, а химическият пилинг се разтваря селективно със специален разтворител.

През последните години технологията за ецване се разви към по-висока прецизност и опазване на околната среда. В сухото поле ецването на атомен слой (ALE) постига прецизно отстраняване на едно атомно ниво чрез редуващи се само-ограничаващи се реакции, комбинирайки материали с висока селективност с оптимизирани параметри на плазмата, за да разшири границите на разделителната способност на традиционния RIE. В същото време три{3}}измерната структура на подреждане и усъвършенстваното търсене на опаковки насърчават развитието на дълбоко силициево ецване, ецване с високо аспектно съотношение на диелектричен слой и други технологии, както и използването на стратегии за смесване на плазма и газ при ниска{4}}температура за намаляване на щетите на страничните стени. По отношение на мокрия процес, изследването и разработването на екологично чисти химически разтвори (като формули без -флуор и с ниска{7}}токсичност) се превърна в тенденция с онлайн мониторинг и системи за управление със затворен-контур за постигане на прецизен контрол на скоростта на ецване и безвредно третиране на отпадъчни течности.

0040-09094 КАМЕРА 200мм

В допълнение, хибридните техники за ецване, като комбинирания мокро-сух процес, предлагат предимства в специфични сценарии, като намаляване на напрежението на материала чрез мокра предварителна обработка и след това изсушаване на формоване на фина шарка. Тези иновации продължават да водят процеса на ецване към по-ефективни, по-екологични и по-прецизни насоки, поддържайки непрекъснатото подобряване на производителността и интеграцията на полупроводниковите устройства.