Prinsip Proses dan Peralatan Litografi

LitografiPproses danEperlengkapanPringkasan

I. Pengantar proses litografi

Proses litografi menempati posisi penting dalam proses manufaktur semikonduktor, dan kualitas litografi secara langsung memengaruhi kinerja perangkat.

Gambar berikut menunjukkan struktur utama dan distribusi mesin litografi ASML, yang terutama meliputi: sumber cahaya, sistem penerangan, meja masker, sistem transmisi masker, lensa objektif litografi proyeksi, meja benda kerja, sistem transfer wafer silikon, sistem penyelarasan, sistem perataan dan pemfokusan, sistem kontrol lingkungan, rangka mesin dan sistem pengurangan getaran, sistem kontrol mesin dan perangkat lunak mesin, dsb., seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, langkah-langkah utama proses litografi meliputi: pembersihan wafer epitaksial, penghomogenan, pra-pemanggangan, fotolitografi, pasca-pemanggangan, pengembangan dan pengerasan film.

Selama pengangkutan wafer epitaksial, wafer tersebut dapat tercemar oleh lingkungan, sehingga mengakibatkan kontaminan pada permukaan wafer epitaksial. Oleh karena itu, wafer epitaksial harus dibilas sebelum dihomogenisasi untuk menghilangkan kontaminan pada permukaan wafer epitaksial, sehingga dapat menghindari masuknya kotoran dalam proses pembuatan, yang akan memengaruhi kinerja perangkat. Setelah dibersihkan, wafer epitaksial dikeringkan dengan alat penyemprot gas nitrogen atau diletakkan di atas pelat panas untuk dikeringkan, kemudian wafer epitaksial ditempatkan dalam homogenizer untuk dihomogenisasi.

Untuk meningkatkan daya rekat antara photoresist dan wafer epitaksial serta membuat photoresist melekat lebih baik pada wafer epitaksial, lapisan tackifier umumnya diaplikasikan pada wafer epitaksial sebelum photoresist dilapisi secara merata. Homogenizer menyerap wafer epitaksial melalui vakum, lalu memutarnya dengan kecepatan tinggi sehingga photoresist melekat secara merata pada wafer epitaksial. Ketebalan photoresist diubah dengan menyesuaikan kecepatan putar dan waktu homogenisasi.

Pra-pemanggangan dilakukan dengan meletakkan wafer epitaksial pada pelat panas untuk pemanggangan, dan menguapkan pelarut berlebih pada photoresist untuk memadatkannya, sehingga photoresist dapat melekat lebih baik pada wafer epitaksial.

Litografi adalah meletakkan wafer epitaksial setelah dipanggang terlebih dahulu ke dalam mesin litografi, dan menggunakan metode pemaparan untuk mentransfer pola pada pelat masker ke photoresist pada permukaan wafer epitaksial untuk mewujudkan transfer pola.

Untuk memperoleh efek litografi yang baik, perlu dilakukan eksplorasi dosis pencahayaan (waktu pencahayaan) dan fokus pencahayaan (fokus) yang sesuai dengan grafik yang berbeda-beda.

Secara umum, setelah fotolitografi, perlu ditentukan apakah akan melakukan pasca-pemanggangan wafer epitaksial yang terekspos sesuai dengan kondisi percobaan, jika fotoresist tebal, pasca-pemanggangan akan menimbulkan gelembung pada fotoresist, yang pada akhirnya akan mengakibatkan kegagalan litografi.

Pasca-pemanggangan menyebarkan bahan aktif dalam photoresist, menghilangkan efek gelombang berdiri yang disebabkan oleh interferensi selama proses litografi, dan meningkatkan efek litografi. Pengembangan adalah reaksi kimia pengembang dan photoresist untuk melarutkan bagian yang terekspos. Secara umum, bagian yang terekspos dan tidak terekspos bereaksi dengan pengembang, jadi perlu untuk mengeksplorasi waktu pengembangan. Segera setelah pengembangan selesai, wafer epitaksial perlu ditempatkan di wastafel dan dibilas dengan air deionisasi yang mengalir untuk menghilangkan pengembang yang tersisa pada photoresist.

Film yang padat adalah wafer epitaksial setelah dipanggang dan dikembangkan, sehingga pelarut dalam photoresist menguap dan meningkatkan daya rekat photoresist dan wafer epitaksial. Setelah film dipadatkan, mikroskop digunakan untuk memeriksa pola fotolitografi secara visual guna menentukan efek litografi, dan untuk menentukan apakah akan dilakukan pengetsaan atau litografi ulang setelah degumming.

Jil.Cara kerja mesin litografi

Menurut metode pemaparan yang berbeda dari mesin litografi, mesin litografi dibagi menjadi mesin litografi kontak, mesin litografi jarak dekat, mesin litografi proyeksi dan mesin litografi bertahap, dan prinsip berbagai jenis litografi akan diperkenalkan di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar (a) di atas, mesin litografi kontak diekspos melalui kontak langsung antara masker dan photoresist, dan strukturnya relatif sederhana, sumber cahaya terletak pada fokus lensa, dan cahaya yang dipancarkan menjadi cahaya paralel setelah melewati lensa, dan semua grafik pada seluruh masker ditransfer ke photoresist. Mesin litografi ini memiliki resolusi dalam kisaran mikron, tetapi masa pakai masker sangat berkurang karena kontak langsung antara masker dan photoresist.

Perbedaan antara mesin litografi jarak dekat dan mesin litografi kontak adalah bahwa masker dan photoresist tidak bersentuhan langsung, masker terletak pada jarak 10 μm dari photoresist, tetapi pelarut yang diuapkan oleh photoresist akan menempel pada masker, yang akan memengaruhi masa pakai masker. Selain itu, litografi jarak dekat memiliki resolusi yang lebih rendah daripada litografi kontak dan resolusi paparan umumnya lebih besar dari 3 μm.

Menurut mode pergerakan meja mesin litografi, mesin litografi proyeksi dibagi menjadi dua jenis: tipe proyeksi bertahap dan tipe pemindaian bertahap.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar (c), lensa ditambahkan di antara topeng mesin litografi proyeksi dan wafer epitaksial yang akan diekspos, sehingga topeng tidak terkontaminasi oleh photoresist, dan pengulangan litografi menjadi lebih baik.

Ukuran pola yang diekspos oleh mesin litografi proyeksi langkah demi langkah sama dengan yang ada pada topeng, rasionya 1:1, dan resolusi eksposurnya sekitar 1 μm.

Prinsip kerja mesin litografi proyeksi langkah demi langkah ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Cara kerja mesin litografi proyeksi stepper ditunjukkan pada gambar berikut:

Perbedaan antara mesin litografi proyeksi pemindaian langkah demi langkah dan mesin litografi proyeksi langkah demi langkah adalah bahwa rasio pola pada topeng dan ukuran pola yang diekspos pada wafer epitaksial adalah 5:1 atau 10:1, yaitu, panjang dan lebar pola dikurangi sesuai dengan rasio 5:1 atau 10:1, di mana rasio 10:1 digunakan untuk eksposur memiliki resolusi yang lebih tinggi, tetapi waktu eksposur adalah 4 kali lipat dari rasio 5:1, sehingga sebagian besar rasio 5:1 yang dikompromikan digunakan untuk eksposur. Mesin litografi skema ini memiliki keunggulan resolusi tinggi, yang umumnya kurang dari 0,25 μm, yang merupakan mesin litografi yang paling banyak digunakan saat ini.

Berikut ini cara kerja mesin litografi pemindaian langkah demi langkah:

Dibandingkan dengan litografi proyeksi stepper, mesin litografi pemindaian bergerak dengan cara yang lebih rumit, dan pelat litografi bergerak ke arah yang berlawanan sementara meja bergerak.

Jenis gerakan ini meningkatkan area litografi.

Bagaimana saya dapat mempelajari lebih lanjut tentang perbedaan antara gerakan proyeksi langkah dan gerakan pemindaian langkah? Gambar di bawah ini menunjukkan perbedaan antara kedua metode kerja dan area pemindaian, mode gerakan pemindaian langkah memiliki area kerja yang lebih besar dan lokasi yang lebih tepat.

Jika kedua metode kerja tersebut dijadikan contoh, proyeksi bertahap lebih mirip corong persegi panjang, dalam litografi, cahaya dalam corong persegi panjang dikeluarkan pada saat yang sama, dan pekerjaan litografi diselesaikan sekaligus. Mesin litografi pemindaian bertahap seperti corong kerucut, dan saat litografi bekerja, cahaya mengisi ke bawah dan meja bergerak. Cahaya di meja kerja lebih seragam dan halus.

AKU AKU AKU.Lem positif dan negatif untuk photoresist

Teknologi litografi terutama mentransfer pola pada topeng ke photoresist melalui pemaparan mesin litografi dan pengembangan wafer epitaksial yang terekspos. Komponen utama photoresist adalah resin, fotoinisiator, dan pelarut. Setelah pemaparan, sifat kimia fotoinisiator dalam komposisi photoresist diubah, dan transfer pola diselesaikan setelah pengembangan. Photoresist dibagi menjadi photoresist positif dan photoresist negatif menurut sifatnya setelah pengembangan pemaparan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar (a) di bawah ini, photoresist positif dihilangkan dari area yang terekspos setelah pengembangan, dan photoresist positif yang umum digunakan adalah SPR200 yang diproduksi oleh DuPont; Berbeda dengan photoresist positif, seperti yang ditunjukkan pada Gambar (b), photoresist negatif adalah photoresist di area yang terekspos yang dipertahankan setelah pengembangan, dan photoresist negatif yang umum digunakan adalah N244, dll.

Transfer dari: https://mp.weixin.qq.com/s?{{0}}biz=MzI1OTExNzkzNw==&mid=2650473231&idx=2&sn=ebb73ac560d71c99c19970fb7ce704ec&chksm=f3c18d4d0f72e5cb7cc1d37c41e7caae0ac9d7c4e6052871c02a34087bccf5c4f29af00bc3a0&scene=27