בתהליך הייצור של מעגלים משולבים, קיים קשר חשוב—לִיתוֹגְרָפִיָה, דווקא בזכות זה, אנו יכולים ליישם פונקציות על שבבים זעירים. טכנולוגיית החריטה המודרנית מתוארכת 190 שנה אחורה. בשנת 1822, לאחר ניסויים באור על חומרים שונים, הצרפתי ניספור ניפס החל לנסות להעתיק טביעה (דוגמה) שנחרטה על נייר שמן. הוא הניח את נייר השמן על גבי זכוכית, והזכוכית צופתה באספלט מומס בשמן צמחי. לאחר שעתיים או שלוש של חשיפה לשמש, האספלט בחלק מעביר האור התקשה באופן ברור, בעוד שהאספלט בחלק האטום עדיין רך וניתן לשטוף אותו באמצעות תערובת של רוזין ושמן צמחי. על ידי חריטה על לוח זכוכית בחומצה חזקה, ניפס ייצר העתק של החריטה של ​​הבישוף ד'אמבואז בשנת 1827.

יותר מ-100 שנה לאחר המצאתו של נייפס, במהלך מלחמת העולם השנייה, הוא שימש לראשונה לייצור מעגלים מודפסים, כלומר, ייצור מעגלי נחושת על גבי לוחות פלסטיק. עד 1961, פוטוליוגרפיה שימשה לייצור מספר רב של טרנזיסטורים זעירים על גבי סיליקון, ברזולוציה של 5 מיקרון באותה תקופה. כיום, בנוסף לליתוגרפיה של אור נראה, צצו שיטות ברזולוציה גבוהה יותר כמו קרני רנטגן וחריטת חלקיקים טעונים.

פוטוליתוגרפיה, על פי ההגדרה של ויקיפדיה, היא שלב חשוב בתהליך ייצור התקני מוליכים למחצה. שלב זה משתמש בחשיפה ופיתוח כדי לתאר מבנים גיאומטריים על שכבת הפוטורזיסט, ולאחר מכן מעביר את התבנית על הפוטומסכה למצע באמצעות תהליך איכול. המצע המוזכר כאן אינו כולל רק פרוסות סיליקון, אלא יכול להיות גם שכבות מתכת אחרות ושכבות דיאלקטריות, כגון זכוכית וספיר ב-SOS.

פוטוליוגרפיעקרונות בסיסייםהוא משתמש במאפייני הפוטורזיסט (או פוטורזיסט) כדי ליצור עמידות בפני קורוזיה עקב תגובה פוטוכימית לאחר חשיפה לאור, והדוגמה על המסכה נחרטת על פני השטח המיועד לעיבוד.

עקרון הכוונה של ליתוגרפיה

ליטוגרפיה אינה תהליך פשוט, היא עוברת דרך שלבים רבים:

תהליך פוטוליתוגרפיה

בואו נציג את תהליך הפוטוליתוגרפיה בפירוט:

1.ניקוי ופלים

מטרת ניקוי פרוסות סיליקון היא להסיר מזהמים, להסיר חלקיקים, להפחית חורים ופגמים אחרים ולשפר את הידבקות הפוטורזיסט.

שלבים בסיסיים:ניקוי כימי - שטיפה - ייבוש.

לאחר שפלי סיליקון עברו עיבוד בתהליכים שונים, פני השטח שלהם זוהמו קשות. באופן כללי, ניתן לחלק את פני השטח של פרוסות סיליקון לשלוש קטגוריות:

א. זיהום על ידי זיהומים אורגניים:ניתן להסירו באמצעות המסת ריאגנטים אורגניים וטכנולוגיית ניקוי אולטרסאונד.

לְהַסִיר.

ב. זיהום חלקיקים:ניתן להשתמש בשיטות פיזיקליות להסרת חלקיקים בגודל חלקיקים של 0.4 מיקרומטר ומעלה באמצעות קרצוף מכני או טכנולוגיית ניקוי אולטרסאונד, וניתן להשתמש בגלים מגה-קוליים להסרת חלקיקים בגודל 0.2 מיקרומטר ומעלה.

ג. זיהום יוני מתכת:יש להשתמש בשיטות כימיות כדי לנקות את הזיהום. ישנן שתי קטגוריות עיקריות של זיהום מתכתי על פני פרוסות סיליקון:

?? 

א. סוג אחד הוא שיונים או אטומים מזהמים מתפזרים ונצמדים לפני השטח של פרוסת הסיליקון באמצעות ספיחה.

ב. הסוג השני הוא שיוני מתכת טעונים חיוביים מקבלים אלקטרונים ואז נצמדים (כגון "ציפוי אלקטרוליטי") לפני השטח של פרוסת הסיליקון.

פרוסת סיליקון מלוטשתמטרת הניקוי הכימי היא להסיר את הזיהום הזה, באופן כללי ניתן להשתמש בשיטות הבאות לניקוי והסרת זיהום.

? 

א. השתמשו בחומר חמצון חזק כדי לגרום ליוני המתכת המחוברים למשטח הסיליקון להיות "מצופים באלקטרוליטי", מחומצנים למתכת, מומסים בתמיסת הניקוי או נספגים על פני פרוסת הסיליקון. 

? ?

ב. השתמשו ביונים חיוביים חזקים ולא מזיקים בקוטר קטן (כגון H+) כדי להחליף את יוני המתכת הנספחים על פני פרוסות הסיליקון ולהמיס אותם בתמיסת הניקוי.

? ?

ג. השתמשו בכמות גדולה של מים מזוקקים לניקוי אולטרסאונד כדי לחסל יוני מתכת בתמיסה.

??

מאז תהליך הניקוי הכימי RCA בטבילה שהוצע על ידי מעבדת RCA האמריקאית בשנת 1970, הוא נמצא בשימוש נרחב. בשנת 1978, מעבדת RCA השיקה גם את תהליך הניקוי המג-קולי. בשנים האחרונות, פותחו באופן רציף טכנולוגיות ניקוי שונות המבוססות על תיאוריית ניקוי RCA, כגון: חברת FSI האמריקאית הציגה טכנולוגיית ניקוי כימי ריסוס צנטריפוגלי, חברת CFM המקורית האמריקאית הציגה את טכנולוגיית ניקוי הצפה הסגורה Full-Flow systems, וחברת VERTEQ האמריקאית הציגה טכנולוגיית ניקוי כימי בין טבילה לסוג סגור (כגון מערכת ניקוי Goldfinger Mach2), טכנולוגיית ניקוי סספרס דו-צדדית של חברת SSEC האמריקאית (לדוגמה, מערכת ניקוי M3304 DSS), טכנולוגיית ניקוי מים מיוננים דיאלקטריים ללא כימיקלים של יפן (ניקוי עם מים מיוננים אולטרה-טהורים דיאלקטריים), שהביאה את טכנולוגיית ניקוי פני השטח של פרוסות סיליקון מבוססות HF/O3.

2.אפייה מוקדמת ואדי פריימר 

מכיוון שפוטורזיסט מכיל ממס, פרוסת הסיליקון המצופה בפוטורזיסט צריכה להיותבסביבות 80 מעלותאפייה בייבוש של פרוסות סיליקון יכולה להסיר לחות מפני השטח של הפרוסה ולשפר את ההידבקות בין הפוטורזיסט לפני השטח, בדרך כלל בטמפרטורה של כ-100 מעלות צלזיוס. זה נעשה בשילוב עם יישום פריימר.

ציפוי פריימר משפר את ההידבקות בין הפוטורזיסט (PR) לבין פני השטח של פרוסת קשקשים. בשימוש נרחב: (HMDS) הקסמתילדיסילאמין, ציפוי אדים HMDS לפני ציפוי ספין PR, קירור פרוסות קשקשים בעזרת לוחות קירור לפני ציפוי PR.

אפייה מוקדמת ויישום אדים של פריימר

3.ציפוי פוטו רזיסט

השלבים הרגילים לציפוי פוטורזיסט הם חמצון רטוב בטמפרטורה של 900-1100 מעלות לפני ציפוי הפוטורזיסט. שכבת התחמוצת יכולה לשמש כמסכה לאכילה רטובה או להשתלת B. כשלב הראשון בתהליך הפוטוליתוגרפיה עצמו, שכבה דקה של תרכובת פולימר אורגנית הרגישה לאור UV, המכונה בדרך כלל פוטורזיסט, מוחלת על פני הדגימה (SiO2). ראשית, הפוטורזיסט מוציאים מהמיכל ומוטלים על פני הדגימה הממוקמת במכונת ציפוי הדבק (הדגימה מקובעת על במת הדגימה על ידי לחץ שלילי בוואקום). לאחר מכן הדגימה מסובבת במהירות גבוהה, ומהירות הסיבוב נקבעת על ידי צמיגות הדבק ועובי הדבק הרצוי. במהירויות גבוהות כאלה, הדבק זורם לכיוון הקצוות תחת פעולת כוח צנטריפוגלי.

תהליך הדבקהזהו השלב הראשון והחשוב בתהליך המרת הגרפיקה. איכות הדבק משפיעה ישירות על צפיפות הפגמים של ההתקן המעובד. על מנת להבטיח את חזרתיות רוחב הקו ואת זמן הפיתוח שלאחר מכן, אחידות עובי הדבק של אותה דגימה ועקביות עובי הדבק בין דגימות שונות לא יעלו על ±5 ננומטר (עבור עובי דבק של 1.5 מיקרון, זה ±0.3%).

קביעת עובי היעד של הפוטורזיסט מתחשבת בעיקר בתכונות הכימיות של הרזיסט עצמו ובדיוק הקווים והפערים בתבנית שיש להעתיק. דבק עבה מדי יגרום לכיסוי קצה או קישוריות, מראה דבק גבעי או דמוי שדה, וירידה בתפוקה. ב-MEMS, עובי הדבק (לאחר אפייה) הוא בין 0.5-2 מיקרון, ולייצור מיקרו-מבנים מיוחדים, עובי הדבק צפוי לפעמים להיות בסדר גודל של 1 ס"מ. באחרון, ציפוי ספין יוחלף בשיטות כגון דבק יצוק או פולימריזציה של דבק פלזמה. אופטימיזציה של תהליך ציפוי הפוטורזיסט הקונבנציונלי צריכה להתחשב במהירות טפטוף הדבק, כמות טפטוף הדבק, מהירות הסיבוב, טמפרטורת הסביבה והלחות וכו'. יציבותם של גורמים אלה חשובה מאוד.

הרשו לי לדבר כאן, המרכיבים העיקריים של פוטורזיסט הם פולימר (שרף), רגישות (sensitizer) וממס. מבנה הפולימר משתנה כאשר הוא מוקרן, הממס מאפשר לו להיפלט ונוצר שכבה דקה על פני הדגימה, והרגישות שולטת בתגובה הכימית של הפאזה הפולימרית. פוטורזיסטים שאינם מכילים רגישות נקראים לעיתים מערכות יחידניות או חד-רכיביות, בעוד שאלו המכילים רגישות נקראים מערכות בינאריות. ממסים או תוספים אחרים בדרך כלל אינם כלולים בחישוב מכיוון שהם אינם משתתפים ישירות בתגובה הפוטוכימית של הפוטורזיסט.

לפי תכונות שונות, ניתן לחלק פוטורזיסטים לדבק חיוביודבק שלילי.      

בימים הראשונים של פיתוח תהליכים, דבק שלילי תמיד שלט בתהליך הפוטוליתוגרפיה. עם הופעתם של מעגלים משולבים VLSI וגודל תבנית של 2-5 מיקרון, דבק שלילי כבר לא יכול היה לעמוד בדרישות. לאחר מכן הופיע דבק חיובי, אך החיסרון של דבק חיובי הוא יכולת הדבקה ירודה.

שימוש בדבק חיובי דורש שינוי הקוטביות של המסכה, שאינה פשוטה להיפוך תבנית. מכיוון שהמסכה משולבת עם שני פוטורזיסטים שונים, הגדלים המתקבלים על ידי פוטוליתוגרפיה על פני הוופל שונים. עקב אפקט הדיפרקציה של האור סביב התבנית, גודל התבנית המתקבל על ידי שילוב המסכה השלילית ומסכת השדה הבהיר על שכבת הפוטורזיסט קטן יותר מגודל התבנית על המסכה. שימוש בשילוב של רזיסט חיובי ומסכת שדה אפל יגדיל את גודל התבנית על שכבת הפוטורזיסט.

ציפוי פוטורזיסט

4.אפייה רכה

לאחר מריחת הפוטורזיסט, נדרשת פעולת ייבוש עדינה. שלב זה נקרא גם אפייה מוקדמת. אפייה מוקדמת יכולה לאדות את הממס בפוטורזיסט ולהפוך את הפוטורזיסט המצופה לדק יותר.

בפוטורזיסט נוזלי, רכיבי הממס מהווים 65%-85%. למרות שהפוטורזיסט הנוזלי הפך לשכבה מוצקה לאחר הסרת הדבק, עדיין נותרו 10%-30% ממס, אשר מזוהמים בקלות על ידי אבק. על ידי אפייה בטמפרטורה גבוהה יותר, ניתן לאדות את הממס מהפוטורזיסט (תכולת הממס מצטמצמת לכ-5% לאחר האפייה המוקדמת), ובכך להפחית את זיהום האבק. במקביל, שלב זה יכול גם להפחית את לחץ השכבה הנגרם על ידי סיבוב במהירות גבוהה, ובכך לשפר את ההידבקות על מצע הפוטורזיסט.

במהלך תהליך האפייה המקדימה, עקב התנדפות הממס, גם עובי הפוטורזיסט ידלל. באופן כללי, עובי הפוטורזיסט הוא כ-10%-20%.

מערכות אפייה

5.מערך

טכנולוגיית יישור פוטוליתוגרפיה היא שלב חשוב לפני חשיפה. כאחת משלוש טכנולוגיות הליבה של הפוטוליתוגרפיה, דיוק היישור נדרש בדרך כלל להיות 1/7---1/10 מרוחב הקו הקטן ביותר. ככל שהרזולוציה של הפוטוליתוגרפיה עולה, הדרישות לדיוק היישור הולכות וגדלות. לדוגמה, עבור קו ברוחב 45am, דרישת דיוק היישור היא בסביבות 5am.

בהשראת שיפורים ברזולוציית הליתוגרפיה, טכנולוגיית היישור חוותה גם היא פיתוח מהיר ומגוון. מנקודת מבט של עקרונות היישור וסיווג מבני סימנים, טכנולוגיית היישור התפתחה משיטות יישור הדמיה גיאומטרית מוקדמות בליתוגרפיה הקרנה, כולל יישור תמונות וידאו, יישור מיקרוסקופ דו-עינית וכו', לשיטות יישור לוחות אזור מאוחרות יותר, יישור עוצמת הפרעות, הפרעות לייזר הטרודיין ושיטות יישור שוליים מואר. מנקודת מבט של אותות יישור, היא כוללת בעיקר יישור תמונה מיקרוסקופית מסומנת, יישור המבוסס על מידע על עוצמת אור ויישור המבוסס על מידע על פאזה.

כלל היישור הוא שבפוטוליתוגרפיה הראשונה, פשוט צרו את ציר ה-Y על המסכה בזווית של 90 מעלות עם הקצה השטוח על הוופל, כפי שמוצג באיור. המסכות הבאות מיושרות כולן עם המסכה המעוצבת הקודמת באמצעות סימני יישור. סימן היישור הוא תבנית מיוחדת (ראו תמונה) המפוזרת על קצה כל תבנית שבב. לאחר תהליך הפוטוליתוגרפיה, סימני היישור יישארו על פני השבב לנצח וניתן להשתמש בהם ליישור הבא.

שיטת יישורכוללות:

א. יישור מקדים, יישור לייזר אוטומטי דרך חריץ או שטוח על פרוסת הסיליקון

ב. דרך סימן היישור, הממוקם על חריץ החיתוך. בנוסף, יישור בין השכבות, כלומר דיוק הכיסוי, מבטיח את היישור בין הגרפיקה לגרפיקה הקיימת על פרוסת הסיליקון.

6.חשיפה

בשלב זה, הפוטורזיסט המכסה את המצע מואר באופן סלקטיבי באור באורך גל מסוים. הפוטוסנסיטייזר בפוטורזיסט יעבור תגובה פוטוכימית, שתגרום להרכב הכימי של האזור שבו הפוטורזיסט החיובי מואר (אזור רגיש לאור) והאזור שבו הפוטורזיסט השלילי אינו מואר (אזור שאינו רגיש לאור) להשתנות. אזורים אלה שבהם ההרכב הכימי השתנה ניתנים להמסה במפתח ספציפי בשלב הבא.

לאחר חשיפה לאור, החומר הרגיש לאור DQ בפוטורזיסט החיובי עובר תגובה פוטוכימית והופך לקטן, אשר עובר הידרוליזה נוספת לחומצה קרבוקסילית אינדן (CA). מסיסותה של חומצה קרבוקסילית בממס בסיסי גבוהה פי 100 בערך מזו של החלק הלא רגיש של הפוטורזיסט. החומצה הקרבוקסילית המיוצרת גם מקדמת את המסת השרף הפנולי. על ידי ניצול המסיסויות השונות של פוטורזיסטים רגישים ולא רגישים לאור בממסים בסיסיים, ניתן להעביר את דוגמת המסכה.

שיטת חשיפהכוללות:

א. מסכת הדפסת מגע (Contact Printing) נמצאת במגע ישיר עם שכבת הפוטורזיסט.

ב. הדפסת קירבה: לוח המסכה ושכבת הפוטורזיסט מופרדות מעט זו מזו, כ-10 עד 50 מיקרון.

ג. הדפסת הקרנה. עדשה משמשת בין המסכה לפוטורזיסט כדי למקד את האור ולהשיג חשיפה.

ד. סטפר

הרשו לי לומר כאן משהו מיוחדחשיפה להקרנהסיווג:

שני הפרמטרים החשובים ביותר בחשיפה הם:

1. אנרגיית חשיפה (אנרגיה)

2. פוקוס

אם האנרגיה ואורך המוקד אינם מכוונים כראוי, לא ניתן להשיג גרפיקה ברזולוציה ובגודל הנדרשים. משמעות הדבר היא שהממדים המרכזיים של הגרפיקה חורגים מהטווח הנדרש.

7.פיתוח

על ידי הוספת המפתח לאחר תהליך החשיפה, האזורים הרגישים לאור של הפוטורזיסט החיובי והאזורים שאינם רגישים לאור של הפוטורזיסט השלילי יתמוססו במפתח. לאחר השלמת שלב זה, ניתן לחשוף את התבנית בשכבת הפוטורזיסט. על מנת לשפר את הרזולוציה, כמעט לכל סוג של פוטורזיסט יש מפתח מיוחד כדי להבטיח תוצאות פיתוח באיכות גבוהה.

תהליך הפיתוח הופך את התבנית הרצסיבית שנוצרת במהלך תהליך החשיפה לתבנית דומיננטית עם ובלי פוטורזיסט, אשר יכולה לשמש כמסכה לשלב הבא של העיבוד. מה שמתבצע בפיתוח הוא תהליך של המסה סלקטיבית, והדבר החשוב ביותר הוא היחס בין קצב המסה (DR) בין האזור החשוף לאזור הלא חשוף. לסרט חיובי מסחרי יש יחס DR גדול מ-1000, קצב המסה של 3000 ננומטר/דקה באזור החשוף, ורק כמה ננומטר/דקה באזור הלא חשוף.

כיום ישנן שתי שיטות פיתוח, אחת היאפיתוח רטוב, אשר נמצא בשימוש נרחב ב-IC ובמיקרו-עיבוד שבבי, השני הואפיתוח יבש.

א. פיתוח טבילה של פרוסות סיליקון בקופסה שלמה (פיתוח אצווה).

חסרונות: צריכת מפתחים גבוהה; אחידות פיתוח ירודה;

ב. פיתוח ריסוס רציף/פיתוח סיבוב אוטומטי. פיה אחת או יותר מרססים תמיסת מפתח על פני פרוסת הסיליקון בזמן שהפרוסת מסתובבת במהירות נמוכה (100 עד 500 סל"ד). דפוס הריסוס של הפיה ומהירות סיבוב הפרוסת הסיליקון הם פרמטרי כוונון מרכזיים להשגת חזרתיות של קצב ההמסה ואחידות מפרסת הסיליקון.

ג. שלולית (פיתוח שלולית). רססו כמות מספקת (אך לא יותר מדי, כדי למזער את הלחות האחורית) של מפתח על פני הוופל ליצירת צורת שלולית (שמרו על זרימת מפתח נמוכה כדי להפחית את השינויים בקצב פיתוח הקצה). פרוסות הסיליקון מקובעות או מסובבות באיטיות. בדרך כלל, משתמשים בציפויי ספין מרובים של המפתח: מרחו בפעם הראשונה, החזיקו למשך 10 עד 30 שניות והסירו; מרחו בפעם השנייה, החזיקו והסירו. לאחר מכן שטפו במים מזוקקים (כדי להסיר את כל הכימיקלים משני צידי הוופל) ומייבשים בסחיטה. יתרונות: מינון מפתח נמוך יותר; פיתוח אחיד של פרוסות הסיליקון; גרדיאנט טמפרטורה ממוזער.

מפתח:

א. מפתח פוטורזיסט חיובי. רמת המפתח של דבק חיובי היא תמיסה מימית אלקלית. KOH ו-NaOH בדרך כלל אינם בשימוש בייצור IC מכיוון שהם יגרמו לזיהום יונים ניידים (MIC, Movable Ion Contamination). מפתח הג'ל החיובי הנפוץ ביותר הוא טטרמתילאמוניום הידרוקסיד (TMAH) (ריכוז שווה ערך סטנדרטי הוא 0.26, טמפרטורה 15~250C). חומצה קרבוקסילית נוצרת במהלך חשיפה לפוטורזיסט בקו I. הבסיס והחומצה במפתח TMAH מנטרלים את הפוטורזיסט החשוף במפתח, בעוד שלפוטורזיסט שלא נחשף אין השפעה; שרף הפנול הכלול בפוטורזיסט מוגבר כימי (CAR, Chemical Amplified Resist) קיים בצורת PHS. החומצה הנוצרת על ידי PAG ב-CAR תסיר את הקבוצה המגינה (t-BOC) ב-PHS, ותאפשר ל-PHS להתמוסס במהירות במפתח TMAH. במהלך כל תהליך הפיתוח, TMAH לא הגיב עם PHS.

ב. מפתח פוטורזיסט שלילי. קסילן. נוזל הניקוי הוא בוטיל אצטט, אתנול או טריכלוראתילן.

מתפתחשאלות ותשובות:

א. פיתוח לא שלם. פוטורזיסט נשאר על פני השטח. נגרם עקב חוסר מפתח;

ב. בפיתוח. קירות הצד המפותחים אינם אנכיים, עקב זמן פיתוח לא מספק;

ג. פיתוח יתר. הפוטורזיסט הקרוב לפני השטח מתמוסס יתר על המידה על ידי המפתח, ויוצר שלבים. זמן הפיתוח ארוך מדי.

8.אפייה קשה

לאחר השלמת פיתוח הרזיסט, התבנית נקבעת באופן בסיסי, אך יש צורך לייצר יציבות רבה יותר בתכונות הפוטורזיסט. ניתן להשיג זאת על ידי ייבוש קשה, שלב המכונה גם התקשות. במהלך תהליך זה, ניתן להשתמש בטיפול בטמפרטורה גבוהה כדי להסיר את הממס שנותר בפוטורזיסט, לשפר את הידבקות הפוטורזיסט לפני השטח של פרוסת הסיליקון, ולשפר את עמידות האיכול של הפוטורזיסט בתהליכי איכול והשתלת יונים הבאים. בנוסף, הפוטורזיסט יתרכך בטמפרטורות גבוהות וייצור מצב מותך הדומה לזה של זכוכית בטמפרטורות גבוהות. זה יחליק את פני השטח של הפוטורזיסט תחת פעולת מתח פנים ויפחית פגמים (כגון חורים) בשכבת הפוטורזיסט, ובכך יתקן את פרופיל הקצה של תבנית הפוטורזיסט.

הדגימה כולה מטופלת בפלזמת O2 כדי להסיר שאריות לא רצויות אפשריות לאחר הפיתוח, תהליך הנקרא הסרת סקאם. במיוחד עבור דבק שלילי אך גם עבור דבק חיובי, שכבה דקה של פולימר תישאר בממשק הדבק-מצע המקורי לאחר הפיתוח. בעיה זו חמורה יותר במבנים קטנים מ-1 מיקרון או בעלי יחסי עומק-רוחב גדולים. כמובן, עובי הדבק הנותר גם יקטן במהלך תהליך הסרת הסקאם, אך ההשפעה לא תהיה גדולה מדי.

לבסוף, נדרשת אפייה קשה לפני האיכול או הציפוי כדי להסיר שאריות מפתח ומים, וחישול נדרש כדי לשפר את מצב הדבקה בממשק עקב חדירה והתפשטות במהלך תהליך הפיתוח. במקביל, קשיות הדבק עולה ועמידות האיכול משתפרת. טמפרטורת האפייה הקשה היא בדרך כלל גבוהה עד 120 מעלות או יותר, והזמן הוא כ-20 דקות. המגבלה העיקרית היא שטמפרטורות גבוהות עלולות לפגוע בקצוות התבנית ולהקשות על הסרתה לאחר האיכול.

שיטה: פלטה חמה, 100~1300C (מעט גבוה יותר מטמפרטורת המעבר הזכוכיתי Tg), 1~2 דקות.

מטרה:

א. אידוי מלא של הממס בפוטורזיסט (כדי למנוע זיהום סביבת השתלת היונים שלאחר מכן, לדוגמה, החנקן בפוטורזיסט שרף פנולי DNQ יגרום להתפוצצות מקומית של הפוטורזיסט);

ב. שכבה קשה לשיפור יכולתו של הפוטורזיסט להגן על המשטח התחתון במהלך השתלת יונים או איכול;

ג. לשפר עוד יותר את ההידבקות בין הפוטורזיסט למשטח פרוסת הסיליקון;

ד. להפחית עוד יותר את אפקט הגל העומד.

שאלות ותשובות:

א. אפייה לא טובה. החלשת חוזק הפוטורזיסט (עמידות בפני איכול ויכולת חסימה בהשתלת יונים); הפחתת יכולת מילוי הפערים עבור חור המחט; הפחתת ההידבקות למצע.

ב. אפייה יתר. זה גורם לזרימת פוטורזיסט, מה שמפחית את דיוק התבנית ומחמיר את הרזולוציה. בנוסף, ניתן גם להשתמש באולטרה סגול עמוק (DUV, Deep Ultra-Violet) כדי להקשיח את הסרט. שרף הפוטורזיסט החיובי עובר קישור צולב ליצירת קליפה קשה בעלת משטח דק, מה שמגביר את היציבות התרמית של הפוטורזיסט. בתהליכי איכול פלזמה והשתלת יונים (125~2000C) הבאים, הירידה ברזולוציה הנגרמת מזרימת פוטורזיסט בטמפרטורה גבוהה מצטמצמת.

9.איכול או השתלת יונים

איכול הוא תהליך בייצור התקני מוליכים למחצה המשתמש באמצעים כימיים כדי להסיר באופן סלקטיבי חלקים ספציפיים משכבה שהופקדה. איכול חשוב מאוד לביצועים החשמליים של ההתקן. אם מתרחשות שגיאות במהלך תהליך האיכול, פרוסת הסיליקון תישבר ויהיה קשה לשחזר אותה, ולכן יש לבצע בקרת תהליך קפדנית. כל שכבה של התקן מוליך למחצה עוברת שלבי איכול מרובים.

איכול מחולק בדרך כלל לאיכול באמצעות קרן אלקטרונים ופוטוליוגרפיה. לפוטוליוגרפיה יש דרישות גבוהות לגבי שטוחות החומר, ולכן היא דורשת רמת ניקיון גבוהה. עם זאת, עבור איכול באמצעות קרן אלקטרונים, מכיוון שאורך הגל של האלקטרונים קצר ביותר, הרזולוציה טובה בהרבה מזו של פוטוליוגרפיה. מכיוון שאין צורך במסכה, דרישות השטיחות אינן גבוהות, אך איכול באמצעות קרן אלקטרונים הוא איטי והציוד יקר.

ברוב שלבי האיכול, חלקים מהשכבה העליונה של הוופל מוגנים על ידי "מסכה" שלא ניתן לחרוט, מה שמאפשר להסיר חלקים ספציפיים מהשכבה באופן סלקטיבי. במקרים מסוימים, חומר המסכה הוא פוטורזיסטיבי, בדומה לעיקרון המשמש בפוטוליתוגרפיה. במקרים אחרים, מסכת האיכול צריכה להיות עמידה בפני כימיקלים מסוימים, וניתן להשתמש בסיליקון ניטריד כדי ליצור "מסכה" כזו.

השתלת יונים היא שיטה טכנית המאיצה יונים ספציפיים בשדה חשמלי ולאחר מכן מטמיעה אותם בחומר מוצק אחר. שימוש בטכנולוגיה זו יכול לשנות את התכונות הפיזיקליות והכימיות של חומרים מוצקים, וכיום היא נמצאת בשימוש נרחב בייצור התקני מוליכים למחצה ובמחקר חומרים מסוימים. השתלת יונים יכולה לגרום לטרנספורמציות גרעיניות, או לשנות את מבנה הגביש של חומרים מוצקים מסוימים.

10.הסרת פוטורזיסט

התפקיד העיקרי של הפוטורזיסט הוא להגן על החלק של המצע שמתחת לפוטורזיסט בזמן שכל האזור עובר תהליכי עיבוד כימיים או מכניים. לכן, לאחר השלמת התהליך הנ"ל, יש להסיר לחלוטין את הפוטורזיסט. שלב זה מכונה הסרת דבק. רק פוטורזיסטים יציבים בטמפרטורות גבוהות, כגון פוליאימידים רגישים לאור, ניתן להשאיר על המכשיר כציפוי ביניים או כציפוי חיץ.

כדי למנוע נזק למשטח המטופל, יש להשתמש בשיטות כימיות עדינות בטמפרטורות נמוכות. יישום גלי קולי יכול גם לשפר את ביצועי הקילוף. חלק מפתרונות הקילוף הידועים אינם יכולים לעבוד על משטחי מתכת כמו אלומיניום עקב בעיות קורוזיה; במקרה זה, נעשה שימוש תחילה בפלזמת אוזון או חמצן (אפר). פלזמות אלו מצליחות גם כמכשירי הסרת פוטוליתוגרפיה עבור משטחים שאינם מאלומיניום, אולם נזק לפני השטח של המכשיר עדיין מהווה בעיה שיש לטפל בה.

לאחר איכול או השתלת יונים, הפוטורזיסט אינו נחוץ עוד כשכבת מגן וניתן להסירו. שיטות הסרת הדבק מסווגות כדלקמן:

הסרת דבק רטוב

הסרת ממס אורגני: השתמש בממסים אורגניים כדי להסיר פוטורזיסט

ממס אנאורגני: באמצעות שימוש בממסים אנאורגניים מסוימים, יסוד הפחמן בפוטורזיסט, חומר אורגני, מתחמצן לפחמן דו-חמצני ולאחר מכן מוסר.

הסרת פוטורזיסט יבשה: שימוש בפלזמה להסרת פוטורזיסט

בנוסף לתהליכים עיקריים אלה, לעיתים קרובות משתמשים בכמה תהליכים נלווים, כגון איכול אחיד על פני שטח גדול כדי להפחית את עובי המצע, או תהליך של הסרת חוסר אחידות בקצוות וכו'. באופן כללי, בעת ייצור שבבי מוליכים למחצה או רכיבים אחרים, יש צורך בפוטוליתוגרפיה של המצע מספר פעמים.

השלבים של הפוטוליתוגרפיה הנ"ל הם. אני אוסף אותם בזאת עבור כולם. אני מקווה שתוכלו לתקן אותי.

הצהרת אחריות: מאמר זה נלקח מ"Semiconductor Industry Observation". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר ואינו מייצג את דעותיה של Sacco Micro והתעשייה. הוא מיועד להדפסה חוזרת ושיתוף בלבד לתמיכה בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר לצורך הדפסה חוזרת. במקרה של הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן