L_10 (1063188)
Текст из файла
Лекция 10ЛитографияМикролитография — метод получения рисунка на поверхности функционального материала (ФМ).На первом этапе рисунок создается на фоторезисте, а затем рисунок переносится нафункциональный материал.Цель первого этапа - создать в слое фоторезиста "окна" заданной конфигурации для доступатравителя к расположенной под этим слоем ФМ (полупроводниковой пластине с окисной плёнкой)Для получения рисунка, как правило, используется излученгие (фотоны, электроны, ионы)Фоторезист — специальный материал, который изменяет свои физико-химические свойства приоблучении.Фотошаблон — пластина, прозрачная излучения, с рисунком, выполненным непрозрачнымкрасителем.Фотолитография – испльзует в качестве излучения видимый и УФ свет.Процесс фотолитографии происходит так:На толстую подложку (в микроэлектронике часто используют кремний) наносят тонкий слойматериала, из которого нужно сформировать рисунок.
На этот слой наносится фоторезист.Производится экспонирование через фотошаблон.Облученные участки фоторезиста изменяют свою растворимость и их можно удалить химическимспособом (процесс травления). Освобожденные от фоторезиста участки тоже удаляются.Заключительная стадия — удаление остатков фоторезиста.Если после экспонирования становятся растворимыми засвеченные области фоторезиста, топроцесс фотолитографии называется позитивным. Иначе — негативным.Негативная фотолиторафияЕсли после экспонирования становятся растворимыми НЕзасвеченные областифоторезиста, то процесс фотолитографии называется негативнымЗасвеченные областиполимеризуются и становятсянерастворимыми при «проявке»ИзлучениеChrome islandon glass maskIslandЗасвеченнаяобластьфоторезистаWindowphotoresistТеньphotoresistoxideoxidesilicon substratesilicon substrateПосле «проявки»Позитивная фотолиторафияЕсли после экспонирования становятся растворимыми засвеченные областифоторезиста, то процесс фотолитографии называется позитивнымИзлучениеChrome islandon glass maskЗасвеченные областинерастворимы при «проявлении»IslandТеньОкноphotoresistЗасвеченнаяобластьфоторезистаphotoresistoxideoxidesilicon substratesilicon substrateПосле «проявления»10 шагов фотолитографии1.
Подготовка поверхности (промывкаи сушка)2. Нанесение резиста3. Сушка4. Совмещение фотошаблона иэкспонирование5. Проявление6. Стабилизирующий отжиг7. Контроль и исправление дефектов8. Травление9. Удаление фоторезиста10. Заключительный контроль1.Подготовка поверхностиДегидратационная сушка взакрытой камере с откачкойРезультат: чистаяобезвоженная поверхностьПовышение адгезии(гексаметил дисилазан впаровой фазе)Temp ~ 200 - 250°CTime ~ 60 sec.HMDS2.Нанесение фоторезистаПодложка фиксируетсявакуумным зажимомДозатор ~5мл фоторезистаМедленное вращение ~ 500об/минУскорение ~ 3000 - 5000об/минПараметры качества:– время– скорость– толщина– однородность– Включения и др.
дефектыК вакуумномунасосуДозаторфоторезистаВакуумныйзажимspindle2. Нанесение фоторезиста2.Нанесение фоторезистаResist spinning thickness T depends on:– Spin speed– Solution concentration– Molecular weight (measured byintrinsic viscosity)In the equation for T, K is a calibrationconstant, C the polymer concentration ingrams per 100 ml solution, η the intrinsicviscosity, and ω the number of rotationsper minute (rpm)Once the various exponential factors (α,βand γ) have been determined the equationcan be used to predict the thickness of thefilm that can be spun for variousmolecular weights and solutionconcentrations of a given polymer andsolvent system2.Нанесение фоторезиста3.СушкаЧастичное испарениерастворителейфоторезистаУлучшение адгезииУлучшение однородностиУлучшениесопротивляемоститравлениюОптимизацияфотопоглощения4.Совмещение фотошаблона иэкспонированиеНанесение изображения наподложку с нанесеннымрезистомАктивацияфоточувствительныхкомпонент фоторезистаПараметры качества:– разрешение– дефектностьИсточник излучениеМаскаλResist4.Совмещение фотошаблона иэкспонированиеПогрешности совмещенияВысокоточноеоборудование совмещенияМногоуровневоесовмещение4.Типы проекцийСистема печатиУменьшениеРазрешение(μм)Контактная1:10.1 - 1Неконтактная (смикрозазором)1:12-44-5:10.1 - 1ПроекционнаяИспользованиеИсследованияДешевыепроцессыОсновнаятехнологияvery large scaleintegration (VLSI)DUV – deep UV5.
ПроявлениеSoluble areas of photoresist aredissolved by developer chemicalVisible patterns appear onwaferdeveloperdispenser– windows– islandsQuality measures:– line resolution– uniformity– particles & defectsvacuum chuckto vacuumpumpspindle6. Отжиг Evaporate remainingphotoresist Improve adhesion Higher temperaturethan soft bake7. Контроль Opticalor SEM metrology Quality issues:–––––particlesdefectscritical dimensionslinewidth resolutionoverlay accuracy8.
Травление фоторезистаSelective removal of upper layer of waferthrough windows in photoresist:subtractiveTwo basic methods:CFCF44– wet acid etch– dry plasma etchQuality measures:––––defects and particlesstep heightselectivitycritical dimensionsAdding materials (additive)Two main techniques:– Sputtering– evaporationPlasmaPlasma9. Удаление фоторезиста Noneed for photoresistfollowing etch process Two common methods:O22– wet acid strip– dry plasma strip Followedby wet clean toremove remaining resistand strip byproductsPlasmaPlasma10. Заключительный контрольPhotoresist has beencompletely removedPattern on wafer matchesmask pattern (positiveresist)Quality issues:––––defectsparticlesstep heightcritical dimensionsClean-rooms, Wafer CleaningYellow light and low particlesize/density curvesCleaning steps– RCA1-peroxides and NH3-removesorganics– RCA2-peroxide and HCl-removesmetalsDry vs.
wet cleaningSupercritical cleaning-no liquid phaseФотолитография Разрешениефотолитографииопределяетсядифракционнымпределом 3 способа увеличитьразрешениеРазрешениеRЧисловая апертураДифракцияImage formed by a smallcircular aperture (Airy disk) asan example Пятно Эйри:D=1.22lf/dДальнее полеПри наличии большого числаповторяющихся элементов(дифракционной решетки)появляются максимумывысоких порядков, которыетакже дают изображения:Изображения накладываются,разрешение уменьшаетсяМодуляционная передаточная функцияМПФОтношение модуляцииинтенсивностиизображения к той жевеличине на маскеХарактеризует оптическуюсистемуМПФМПФ зависит отхарактерного размерамаскиМПФ должно быть >0.5 для того, элементымаски былиразрешены на резистеРоль когерентностиПространственнаякогерентность S =s/dили NAc/NAoMTF зависит от S,типичное значение дляпромышленныхустановок S ~0.5-0.6Уменьшение к1: Off-axis illumination“Off-axis illumination” alsoallows some of the higher orderdiffracted light to be capturedand hence can improveresolution (by decreasing k1).Уменьшение к1: KohlerKohler illumination systemsfocus the light at the entrancepupil of the objective lens.
This“captures” diffracted lightequally well from all positionson the mask.This method improves theresolution by bringing k1 down.Photolithography- OPCOptical Proximity Correction(OPC) can be used tocompensate somewhat fordiffraction effects.Sharp features are lostbecause higher spatialfrequencies are lost due todiffraction. These effects canbe calculated and can becompensated for.
Thisimproves the resolution bydecreasing k1.Фазосдвигающие маскиExtends resolution capabilityof current optical lithographyTakes advantage of thewave nature of lightPSM changes the phase oflight by 180° in adjacentpatterns leading todestructive interferencerather than constructiveinterferenceImproves MTF of aerialimage on wafer. Making k1smaller.The advanced masks whichthese make possible allowsharper resist images and/orsmaller feature sizes for agiven exposure system.Photolithography-λPhotolithography-NAAt the same time that exposurewavelengths have been reduced,improvements in lens design hasled to improvements in the NA ofexposure systems lens, see figure .In the mid eighties an NA value ofapproximately 0.4 was typical,today 248nm exposure systemsare available with an NA greaterthan 0.8. The physical limit to NAfor exposure systems using air asa medium between the lens andthe wafer is 1, the practical limitis somewhere around 0.9, withrecent reports suggesting that anNA as high as 0.93 may bepossible for ArF systems in thefuture .Photolithography- k1The third element in the Rayleighequation is k1.
k1 is a complex factorof several variables in thephotolithography process such asthe quality of the photoresist and theuse of resolution enhancementtechniques such as phase shiftmasks, off-axis illumination (OAI)and optical proximity correction(OPC). While exposure wavelengthshave been falling and NA rising, k1has been falling as well, see figure .The practical lower limit for k1 isthought to be about 0.25.Photolithography-Immersion LithoThe medium between the lens and the wafer being exposed needs to have anindex of refraction >1, have low optical absorption at 193nm, be compatiblewith photoresist and the lens material, be uniform and non-contaminating.Surprisingly, ultrapure water may meet all of these requirements.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
