Trong quy trình sản xuất mạch tích hợp, có một khâu quan trọng—Vẽ bản đồChính vì điều đó, chúng ta có thể thực hiện các chức năng trên những con chip nhỏ xíu. Công nghệ khắc hiện đại có thể được truy溯 nguồn gốc từ 190 năm trước. Năm 1822, sau khi thử nghiệm với ánh sáng trên nhiều vật liệu khác nhau, người Pháp Nicephore Niepce bắt đầu thử sao chép một hình khắc (mẫu) được khắc trên giấy dầu. Ông đặt giấy dầu lên một tấm kính, và tấm kính được phủ một lớp nhựa đường hòa tan trong dầu thực vật. Sau 2 hoặc 3 giờ phơi nắng, nhựa đường ở phần truyền sáng đã cứng lại rõ rệt, trong khi nhựa đường ở phần mờ đục vẫn còn mềm và có thể được rửa sạch bằng hỗn hợp nhựa thông và dầu thực vật. Bằng cách khắc một tấm kính bằng axit mạnh, Niepce đã tạo ra một bản sao của hình khắc của Giám mục d'Amboise vào năm 1827.

Hơn 100 năm sau phát minh của Niepce, trong Thế chiến II, kỹ thuật này lần đầu tiên được sử dụng để chế tạo mạch in, tức là tạo ra các mạch đồng trên tấm nhựa. Đến năm 1961, quang khắc được sử dụng để sản xuất một lượng lớn các bóng bán dẫn siêu nhỏ trên silicon, với độ phân giải 5µm vào thời điểm đó. Ngày nay, ngoài quang khắc ánh sáng nhìn thấy, các phương pháp có độ phân giải cao hơn như khắc bằng tia X và khắc bằng hạt mang điện cũng đã xuất hiện.

Theo định nghĩa của Wikipedia, quá trình quang khắc là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất thiết bị bán dẫn. Bước này sử dụng quá trình chiếu sáng và phát triển để tạo ra các cấu trúc hình học trên lớp chất cản quang, sau đó chuyển mẫu trên mặt nạ quang học sang chất nền thông qua quá trình khắc. Chất nền được đề cập ở đây không chỉ bao gồm các tấm silicon, mà còn có thể là các lớp kim loại và lớp điện môi khác, chẳng hạn như thủy tinh và sapphire trong SOS.

quang khắcNguyên tắc cơ bảnPhương pháp này sử dụng đặc tính của chất cản quang (hoặc chất chống quang) để tạo ra khả năng chống ăn mòn nhờ phản ứng quang hóa sau khi tiếp xúc với ánh sáng, và hoa văn trên mặt nạ được khắc lên bề mặt cần xử lý.

Nguyên tắc in thạch bản và ý định

In thạch bản không phải là một quy trình đơn giản, nó trải qua nhiều bước:

quy trình quang khắc

Chúng ta hãy cùng tìm hiểu chi tiết về quy trình quang khắc:

1.Làm sạch wafer

Mục đích của việc làm sạch các tấm silicon là để loại bỏ các chất gây ô nhiễm, các hạt bụi, giảm các lỗ nhỏ và các khuyết tật khác, đồng thời cải thiện độ bám dính của chất cản quang.

Các bước cơ bản:Vệ sinh bằng hóa chất - xả nước - làm khô.

Sau khi trải qua các quy trình xử lý khác nhau, bề mặt của các tấm silicon bị nhiễm bẩn nghiêm trọng. Nhìn chung, sự nhiễm bẩn trên bề mặt các tấm silicon có thể được chia thành ba loại chính:

A. Ô nhiễm do tạp chất hữu cơ:Nó có thể được loại bỏ thông qua quá trình hòa tan bằng các chất phản ứng hữu cơ và công nghệ làm sạch bằng sóng siêu âm.

Tẩy.

B. Ô nhiễm dạng hạt:Các phương pháp vật lý có thể được sử dụng để loại bỏ các hạt có kích thước ≥ 0.4 μm bằng cách chà rửa cơ học hoặc công nghệ làm sạch siêu âm, và sóng siêu âm có thể được sử dụng để loại bỏ các hạt ≥ 0.2 μm.

C. Sự nhiễm bẩn ion kim loại:Phải sử dụng các phương pháp hóa học để làm sạch chất gây ô nhiễm. Có hai loại ô nhiễm tạp chất kim loại chính trên bề mặt các tấm silicon:

?? 

a. Một loại là các ion hoặc nguyên tử gây ô nhiễm bị phân tán và bám vào bề mặt của tấm silicon thông qua quá trình hấp phụ.

b. Loại thứ hai là các ion kim loại mang điện tích dương nhận electron rồi gắn vào bề mặt của tấm silicon (như trong quá trình "mạ điện").

tấm wafer silicon được đánh bóngMục đích của việc làm sạch bằng hóa chất là để loại bỏ chất gây ô nhiễm này.Nhìn chung, có thể sử dụng các phương pháp sau để làm sạch và loại bỏ chất gây ô nhiễm.

? 

a. Sử dụng chất oxy hóa mạnh để làm cho các ion kim loại bám trên bề mặt silicon bị "mạ điện", bị oxy hóa thành kim loại, hòa tan trong dung dịch làm sạch hoặc bị hấp phụ trên bề mặt tấm silicon. 

? ?

b. Sử dụng các ion dương mạnh, đường kính nhỏ, không gây hại (như H+) để thay thế các ion kim loại đã hấp phụ trên bề mặt tấm silicon và hòa tan chúng trong dung dịch làm sạch.

? ?

c. Sử dụng một lượng lớn nước khử ion để làm sạch bằng sóng siêu âm nhằm loại bỏ các ion kim loại trong dung dịch.

??

Kể từ khi quy trình làm sạch hóa học RCA ngâm được đề xuất bởi Phòng thí nghiệm RCA của Mỹ vào năm 1970, nó đã được sử dụng rộng rãi. Năm 1978, Phòng thí nghiệm RCA cũng cho ra mắt quy trình làm sạch siêu âm. Trong những năm gần đây, nhiều công nghệ làm sạch khác nhau dựa trên lý thuyết làm sạch RCA đã liên tục được phát triển, chẳng hạn như: Công ty FSI của Mỹ giới thiệu công nghệ làm sạch hóa học phun ly tâm, Công ty CFM của Mỹ giới thiệu công nghệ làm sạch tràn kín hệ thống dòng chảy toàn phần, và Công ty VERTEQ của Mỹ giới thiệu công nghệ làm sạch hóa học nằm giữa kiểu ngâm và kiểu kín (như hệ thống làm sạch Goldfinger Mach2), công nghệ làm sạch sassafras hai mặt của công ty SSEC của Mỹ (ví dụ: hệ thống làm sạch M3304 DSS), công nghệ làm sạch bằng nước ion hóa điện môi không hóa chất của Nhật Bản (làm sạch bằng nước ion hóa siêu tinh khiết điện môi), đã đưa công nghệ làm sạch bề mặt của các tấm wafer được đánh bóng lên một tầm cao mới, và công nghệ làm sạch hóa học wafer silicon dựa trên HF/O3.

2.Hơi nước trước khi nướng và lớp sơn lót 

Vì chất cản quang chứa dung môi, nên tấm silicon được phủ chất cản quang cần phải được xử lý.Khoảng 80 độQuá trình nung khử nước các tấm silicon có thể loại bỏ độ ẩm trên bề mặt tấm và tăng cường độ bám dính giữa chất cản quang và bề mặt, thường ở nhiệt độ khoảng 100°C. Quá trình này được thực hiện kết hợp với việc phủ lớp sơn lót.

Lớp phủ lót giúp tăng cường độ bám dính giữa chất cản quang (PR) và bề mặt đế bán dẫn. Các chất được sử dụng rộng rãi bao gồm: hexamethyldisilamine (HMDS), phủ hơi HMDS trước khi phủ PR bằng phương pháp quay ly tâm, làm mát đế bán dẫn bằng tấm làm mát trước khi phủ PR.

Ứng dụng hơi nước trước khi nung và sơn lót

3.Lớp phủ quang học

Các bước thông thường để phủ chất cản quang là quá trình oxy hóa ướt ở nhiệt độ 900-1100 độ trước khi phủ chất cản quang. Lớp oxit có thể đóng vai trò như một lớp mặt nạ cho quá trình khắc ướt hoặc cấy B. Là bước đầu tiên trong chính quy trình quang khắc, một lớp mỏng hợp chất polyme hữu cơ nhạy cảm với tia UV, thường được gọi là chất cản quang, được phủ lên bề mặt mẫu (SiO2). Đầu tiên, chất cản quang được lấy ra khỏi hộp chứa và nhỏ lên bề mặt mẫu được đặt trong máy phủ keo (mẫu được cố định trên giá đỡ mẫu bằng áp suất âm chân không). Sau đó, mẫu được quay ở tốc độ cao, tốc độ quay được xác định bởi độ nhớt của keo và độ dày keo mong muốn. Ở tốc độ cao như vậy, keo chảy về phía các cạnh dưới tác dụng của lực ly tâm.

Quá trình dán keoĐây là bước đầu tiên và quan trọng trong quá trình chuyển đổi đồ họa. Chất lượng của lớp keo ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ lỗi của thiết bị được xử lý. Để đảm bảo tính lặp lại của độ rộng đường kẻ và thời gian phát triển tiếp theo, độ đồng nhất của độ dày lớp keo trên cùng một mẫu và sự nhất quán về độ dày lớp keo giữa các mẫu khác nhau không được vượt quá ±5nm (đối với độ dày lớp keo 1.5um, là ±0.3%).

Việc xác định độ dày mục tiêu của lớp chất cản quang chủ yếu dựa trên các tính chất hóa học của chính chất cản quang và độ mịn của các đường và khe hở trong mẫu cần sao chép. Lớp keo quá dày sẽ dẫn đến hiện tượng che phủ hoặc kết nối các cạnh, tạo ra bề mặt keo gồ ghề hoặc dạng ruộng, và làm giảm hiệu suất. Trong MEMS, độ dày của lớp keo (sau khi nung) nằm trong khoảng 0.5-2 µm, và đối với việc chế tạo cấu trúc vi mô đặc biệt, độ dày của lớp keo đôi khi được kỳ vọng lên đến 1 cm. Trong trường hợp sau, phương pháp phủ quay ly tâm sẽ được thay thế bằng các phương pháp như phủ keo đúc hoặc trùng hợp keo plasma. Việc tối ưu hóa quy trình phủ chất cản quang thông thường cần xem xét tốc độ nhỏ giọt keo, lượng keo nhỏ giọt, tốc độ quay, nhiệt độ và độ ẩm môi trường, v.v. Sự ổn định của các yếu tố này rất quan trọng.

Tôi xin giải thích thêm, các thành phần chính của chất cản quang bao gồm polyme (nhựa), chất nhạy sáng và dung môi. Cấu trúc của polyme thay đổi khi bị chiếu xạ, dung môi giúp polyme bị đẩy ra ngoài và tạo thành một lớp màng mỏng trên bề mặt mẫu, còn chất nhạy sáng kiểm soát phản ứng hóa học của pha polyme. Chất cản quang không chứa chất nhạy sáng đôi khi được gọi là hệ đơn vị hoặc hệ một thành phần, trong khi những chất cản quang có chứa chất nhạy sáng được gọi là hệ nhị phân. Dung môi hoặc các chất phụ gia khác thường không được tính vào vì chúng không trực tiếp tham gia vào phản ứng quang hóa của chất cản quang.

Dựa trên các đặc tính khác nhau, chất cản quang có thể được chia thành các loại khác nhau.Keo dươngvàKeo âm.      

Trong giai đoạn đầu phát triển quy trình, keo âm luôn chiếm ưu thế trong quy trình quang khắc. Với sự xuất hiện của mạch tích hợp VLSI và kích thước mẫu 2-5 micron, keo âm không còn đáp ứng được yêu cầu. Sau đó, keo dương xuất hiện, nhưng nhược điểm của keo dương là khả năng liên kết kém.

Việc sử dụng keo dương đòi hỏi phải thay đổi cực tính của mặt nạ, điều này không đơn giản chỉ là lật ngược mẫu. Vì mặt nạ được kết hợp với hai chất cản quang khác nhau, kích thước thu được bằng phương pháp quang khắc trên bề mặt tấm wafer sẽ khác nhau. Do hiệu ứng nhiễu xạ ánh sáng xung quanh mẫu, kích thước mẫu thu được bằng cách kết hợp mặt nạ âm và mặt nạ trường sáng trên lớp chất cản quang sẽ nhỏ hơn kích thước mẫu trên mặt nạ. Sử dụng sự kết hợp giữa chất cản quang dương và mặt nạ trường tối sẽ làm tăng kích thước của mẫu trên lớp chất cản quang.

Lớp phủ cản quang

4.Bánh nướng mềm

Sau khi phủ lớp chất cản quang, cần thực hiện thao tác sấy khô nhẹ. Bước này còn được gọi là sấy sơ bộ. Sấy sơ bộ giúp làm bay hơi dung môi trong chất cản quang và làm cho lớp chất cản quang đã phủ mỏng hơn.

Trong chất cản quang dạng lỏng, thành phần dung môi chiếm từ 65% đến 85%. Mặc dù chất cản quang dạng lỏng đã trở thành một lớp màng rắn sau khi loại bỏ keo, vẫn còn từ 10% đến 30% dung môi, dễ bị nhiễm bụi. Bằng cách nung ở nhiệt độ cao hơn, dung môi có thể bay hơi khỏi chất cản quang (hàm lượng dung môi giảm xuống khoảng 5% sau khi nung sơ bộ), do đó giảm thiểu sự nhiễm bụi. Đồng thời, bước này cũng có thể giảm ứng suất màng do quay tốc độ cao gây ra, từ đó cải thiện độ bám dính trên chất nền cản quang.

Trong quá trình nung sơ bộ, do sự bay hơi của dung môi, độ dày của lớp chất cản quang cũng sẽ bị mỏng đi. Thông thường, độ dày của lớp chất cản quang giảm khoảng 10%-20%.

Hệ thống nướng

5.Alignment

Công nghệ căn chỉnh quang khắc là một bước quan trọng trước khi chiếu sáng. Là một trong ba công nghệ cốt lõi của quang khắc, độ chính xác căn chỉnh thường được yêu cầu ở mức 1/7 đến 1/10 kích thước chiều rộng đường kẻ nhỏ nhất. Khi độ phân giải của quang khắc tăng lên, yêu cầu về độ chính xác căn chỉnh cũng ngày càng cao. Ví dụ, đối với kích thước chiều rộng đường kẻ 45 µm, yêu cầu về độ chính xác căn chỉnh là khoảng 5 µm.

Nhờ những cải tiến về độ phân giải in thạch bản, công nghệ căn chỉnh cũng đã trải qua sự phát triển nhanh chóng và đa dạng. Từ góc độ nguyên tắc căn chỉnh và phân loại cấu trúc dấu, công nghệ căn chỉnh đã phát triển từ các phương pháp căn chỉnh hình ảnh hình học ban đầu trong in thạch bản chiếu, bao gồm căn chỉnh hình ảnh video, căn chỉnh kính hiển vi hai mắt, v.v., đến các phương pháp căn chỉnh bằng tấm vùng, căn chỉnh cường độ giao thoa, giao thoa dị tần laser và các phương pháp căn chỉnh vân moiré sau này. Từ góc độ tín hiệu căn chỉnh, nó chủ yếu bao gồm căn chỉnh hình ảnh hiển vi có dấu, căn chỉnh dựa trên thông tin cường độ ánh sáng và căn chỉnh dựa trên thông tin pha.

Nguyên tắc căn chỉnh là đối với lần quang khắc đầu tiên, chỉ cần đảm bảo trục Y trên mặt nạ vuông góc 90º với cạnh phẳng trên đế wafer, như hình minh họa. Các mặt nạ tiếp theo đều được căn chỉnh với mặt nạ đã tạo mẫu trước đó bằng cách sử dụng các dấu căn chỉnh. Dấu căn chỉnh là một mẫu đặc biệt (xem hình) được phân bố trên cạnh của mỗi mẫu chip. Sau quá trình quang khắc, các dấu căn chỉnh sẽ tồn tại vĩnh viễn trên bề mặt chip và có thể được sử dụng cho lần căn chỉnh tiếp theo.

Phương pháp căn chỉnhbao gồm:

a. Chuẩn bị trước, căn chỉnh laser tự động thông qua rãnh hoặc mặt phẳng trên tấm wafer silicon.

b. Thông qua dấu căn chỉnh nằm trên rãnh cắt. Ngoài ra, việc căn chỉnh giữa các lớp, tức là độ chính xác chồng lớp, đảm bảo sự thẳng hàng giữa hình ảnh và hình ảnh hiện có trên tấm silicon.

6.Tiếp xúc

Ở bước này, lớp chất cản quang phủ trên chất nền được chiếu sáng chọn lọc bằng ánh sáng có bước sóng cụ thể. Chất nhạy sáng trong chất cản quang sẽ trải qua phản ứng quang hóa, làm thay đổi thành phần hóa học của vùng chất cản quang dương được chiếu sáng (vùng nhạy sáng) và vùng chất cản quang âm không được chiếu sáng (vùng không nhạy sáng). Những vùng có thành phần hóa học thay đổi này có thể được hòa tan trong dung dịch hiện hình chuyên dụng ở bước tiếp theo.

Sau khi tiếp xúc với ánh sáng, chất nhạy sáng DQ trong chất cản quang dương trải qua phản ứng quang hóa và chuyển hóa thành ketene, chất này tiếp tục bị thủy phân thành axit indene-carboxylic (CA). Độ hòa tan của axit carboxylic trong dung môi kiềm cao hơn khoảng 100 lần so với phần không nhạy sáng của chất cản quang. Axit carboxylic được tạo ra cũng thúc đẩy sự hòa tan của nhựa phenolic. Bằng cách tận dụng sự khác biệt về độ hòa tan của chất cản quang nhạy sáng và không nhạy sáng trong dung môi kiềm, mẫu mặt nạ có thể được chuyển giao.

phương pháp phơi sángbao gồm:

a. Mặt nạ in tiếp xúc (Contact Printing) tiếp xúc trực tiếp với lớp chất cản quang.

b. In ấn tiếp xúc gần: Tấm mặt nạ và lớp chất cản quang được tách rời nhau một chút, khoảng 10 đến 50 μm.

c. In chiếu. Một thấu kính được sử dụng giữa mặt nạ và chất cản quang để hội tụ ánh sáng nhằm đạt được độ phơi sáng mong muốn.

d. Bước

Tôi muốn chia sẻ một điều đặc biệt ở đây.độ chiếuPhân loại:

Hai thông số quan trọng nhất trong việc đo độ phơi sáng là:

1. Năng lượng tiếp xúc (Energy)

2. tập trung

Nếu năng lượng và tiêu cự không được điều chỉnh đúng cách, sẽ không thể thu được hình ảnh có độ phân giải và kích thước yêu cầu. Điều này cho thấy các kích thước chính của hình ảnh vượt quá phạm vi yêu cầu.

7.phát triển

Bằng cách thêm dung dịch hiện hình sau quá trình phơi sáng, các vùng nhạy sáng của chất cản quang dương và các vùng không nhạy sáng của chất cản quang âm sẽ được hòa tan trong dung dịch hiện hình. Sau khi bước này hoàn tất, hình ảnh trên lớp chất cản quang có thể được hiện ra. Để cải thiện độ phân giải, hầu hết các loại chất cản quang đều có dung dịch hiện hình chuyên dụng để đảm bảo kết quả hiện hình chất lượng cao.

Quá trình phát triển biến đổi mẫu hình lặn được hình thành trong quá trình phơi sáng thành mẫu hình trội có và không có chất cản quang, có thể được sử dụng làm mặt nạ cho bước xử lý tiếp theo. Điều được thực hiện trong quá trình phát triển là quá trình hòa tan chọn lọc, và điều quan trọng nhất là tỷ lệ tốc độ hòa tan (DR) giữa vùng phơi sáng và vùng không phơi sáng. Phim dương bản thương mại có tỷ lệ DR lớn hơn 1000, tốc độ hòa tan là 3000nm/phút ở vùng phơi sáng và chỉ vài nm/phút ở vùng không phơi sáng.

Hiện nay có hai phương pháp đang được phát triển, một trong số đó là...phát triển ướt, được sử dụng rộng rãi trong mạch tích hợp và gia công vi mô, còn lại làPhát triển khô.

a. Quy trình phát triển toàn bộ hộp wafer silicon bằng phương pháp ngâm (Phát triển theo lô).

Nhược điểm: tiêu tốn nhiều tài nguyên phát triển; tính đồng nhất của quá trình phát triển kém;

b. Phát triển phun liên tục/Phát triển tự quay. Một hoặc nhiều vòi phun dung dịch chất phát triển lên bề mặt tấm silicon trong khi tấm silicon quay ở tốc độ thấp (100 đến 500 vòng/phút). Kiểu phun của vòi phun và tốc độ quay của tấm là các thông số điều chỉnh quan trọng để đạt được tính lặp lại của tốc độ hòa tan và tính đồng nhất giữa các tấm.

c. Phương pháp tạo vũng (phát triển vũng). Xịt đủ lượng dung dịch phát triển (nhưng không quá nhiều, để giảm thiểu độ ẩm mặt sau) lên bề mặt wafer để tạo thành hình dạng vũng (giữ lưu lượng dung dịch phát triển thấp để giảm sự biến đổi tốc độ phát triển ở các cạnh). Cố định wafer silicon hoặc xoay chậm. Thông thường, sử dụng nhiều lớp phủ quay ly tâm dung dịch phát triển: phủ lần đầu, giữ trong 10 đến 30 giây, rồi lau sạch; phủ lần thứ hai, giữ, rồi lau sạch. Sau đó rửa sạch bằng nước khử ion (để loại bỏ tất cả hóa chất khỏi cả hai mặt của wafer) và làm khô bằng máy ly tâm. Ưu điểm: lượng dung dịch phát triển ít hơn; phát triển wafer silicon đồng đều; giảm thiểu sự chênh lệch nhiệt độ.

Nhà phát triển:

a. Dung dịch phát triển chất cản quang dương. Dung dịch phát triển keo dương là dung dịch kiềm trong nước. KOH và NaOH thường không được sử dụng trong sản xuất IC vì chúng sẽ gây ô nhiễm ion di động (MIC). Dung dịch phát triển gel dương phổ biến nhất là tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (nồng độ tương đương tiêu chuẩn là 0.26, nhiệt độ 15~250°C). Axit cacboxylic được tạo ra trong quá trình phơi sáng chất cản quang I-line. Kiềm và axit trong dung dịch phát triển TMAH trung hòa chất cản quang đã phơi sáng trong dung dịch, trong khi chất cản quang chưa phơi sáng không bị ảnh hưởng; nhựa phenolic có trong chất cản quang khuếch đại hóa học (CAR) tồn tại ở dạng PHS. Axit được tạo ra bởi PAG trong CAR sẽ loại bỏ nhóm bảo vệ (t-BOC) trong PHS, cho phép PHS nhanh chóng hòa tan trong dung dịch phát triển TMAH. Trong toàn bộ quá trình phát triển, TMAH không phản ứng với PHS.

b. Dung dịch tráng phim âm bản: xylene. Dung dịch làm sạch là butyl acetate, ethanol hoặc trichloroethylene.

phát triểnHỏi đáp:

a. Quá trình tráng phim chưa hoàn tất. Chất cản quang vẫn còn trên bề mặt. Nguyên nhân do lượng thuốc tráng phim không đủ;

b. Đang trong quá trình phát triển. Các vách bên đã phát triển không thẳng đứng, do thời gian phát triển chưa đủ;

c. Phát triển quá mức. Lớp chất cản quang gần bề mặt bị hòa tan quá mức bởi dung dịch phát triển, tạo thành các bậc thang. Thời gian phát triển quá dài.

8.Nướng cứng

Sau khi quá trình phát triển chất cản quang hoàn tất, về cơ bản hình dạng đã được xác định, nhưng cần làm cho các đặc tính của chất cản quang ổn định hơn. Điều này có thể đạt được bằng cách sấy khô cứng, một bước còn được gọi là làm cứng. Trong quá trình này, xử lý ở nhiệt độ cao có thể được sử dụng để loại bỏ dung môi còn lại trong chất cản quang, tăng cường độ bám dính của chất cản quang lên bề mặt đế silicon và cải thiện khả năng chống ăn mòn của chất cản quang trong các quá trình ăn mòn và cấy ion tiếp theo. Ngoài ra, chất cản quang sẽ mềm ra ở nhiệt độ cao và tạo thành trạng thái nóng chảy tương tự như thủy tinh ở nhiệt độ cao. Điều này sẽ làm mịn bề mặt chất cản quang dưới tác dụng của sức căng bề mặt và giảm các khuyết tật (như lỗ kim) trong lớp chất cản quang, do đó hiệu chỉnh hình dạng cạnh của hình dạng chất cản quang.

Toàn bộ mẫu được xử lý bằng plasma O2 để loại bỏ các cặn bẩn không mong muốn sau quá trình in, quá trình này được gọi là tẩy cặn. Đặc biệt đối với keo âm nhưng cũng cả keo dương, một lớp polymer mỏng sẽ còn lại ở giao diện keo-chất nền ban đầu sau khi in. Vấn đề này nghiêm trọng hơn ở các cấu trúc nhỏ hơn 1µm hoặc có tỷ lệ chiều sâu trên chiều rộng lớn. Tất nhiên, độ dày của lớp keo còn lại cũng sẽ giảm trong quá trình tẩy cặn, nhưng tác động sẽ không quá lớn.

Cuối cùng, cần nung ở nhiệt độ cao trước khi khắc hoặc phủ để loại bỏ chất phát triển và nước còn sót lại, và cần ủ để cải thiện điều kiện liên kết giao diện do sự thâm nhập và giãn nở trong quá trình phát triển. Đồng thời, độ cứng của keo được tăng lên và khả năng chống khắc được cải thiện. Nhiệt độ nung ở nhiệt độ cao thường lên đến 120 độ C trở lên, và thời gian khoảng 20 phút. Hạn chế chính là nhiệt độ cao có thể làm hỏng các cạnh của mẫu và gây khó khăn trong việc loại bỏ sau khi khắc.

Phương pháp: Bếp điện, 100~1300°C (cao hơn một chút so với nhiệt độ chuyển pha thủy tinh Tg), 1~2 phút.

Mục đích:

a. Làm bay hơi hoàn toàn dung môi trong chất cản quang (để tránh làm ô nhiễm môi trường cấy ion tiếp theo, ví dụ, nitơ trong chất cản quang nhựa phenolic DNQ sẽ gây ra hiện tượng vỡ cục bộ chất cản quang);

b. Lớp màng cứng nhằm cải thiện khả năng bảo vệ bề mặt dưới của chất cản quang trong quá trình cấy ion hoặc khắc;

c. Tăng cường hơn nữa độ bám dính giữa chất cản quang và bề mặt tấm silicon;

d. Giảm thiểu hơn nữa hiệu ứng sóng dừng.

Hỏi đáp:

a. Nung chưa đủ nhiệt. Làm suy yếu độ bền của chất cản quang (khả năng chống ăn mòn và khả năng ngăn chặn trong quá trình cấy ion); giảm khả năng lấp đầy khe hở cho lỗ kim; giảm độ bám dính với chất nền.

b. Nung quá nhiệt. Điều này gây ra hiện tượng chảy nhựa cản quang, làm giảm độ chính xác của mẫu và làm giảm độ phân giải. Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng tia cực tím sâu (DUV) để làm cứng màng phim. Nhựa cản quang dương được liên kết chéo để tạo thành một lớp vỏ cứng mỏng trên bề mặt, giúp tăng độ ổn định nhiệt của nhựa cản quang. Trong các quá trình khắc plasma và cấy ion (125~2000°C) tiếp theo, sự suy giảm độ phân giải do hiện tượng chảy nhựa cản quang ở nhiệt độ cao sẽ được giảm thiểu.

9.Khắc axit hoặc cấy ion

Khắc axit là một quy trình trong sản xuất thiết bị bán dẫn sử dụng các phương pháp hóa học để loại bỏ có chọn lọc các phần cụ thể của lớp vật liệu đã được lắng đọng. Khắc axit rất quan trọng đối với hiệu suất điện của thiết bị. Nếu xảy ra lỗi trong quá trình khắc axit, tấm silicon sẽ bị loại bỏ và rất khó phục hồi, do đó cần phải thực hiện kiểm soát quy trình nghiêm ngặt. Mỗi lớp của thiết bị bán dẫn trải qua nhiều bước khắc axit.

Khắc ăn mòn thường được chia thành khắc ăn mòn bằng chùm tia điện tử và khắc ăn mòn bằng quang khắc. Khắc ăn mòn bằng quang khắc đòi hỏi độ phẳng cao của vật liệu, do đó cần độ sạch cao. Tuy nhiên, đối với khắc ăn mòn bằng chùm tia điện tử, vì bước sóng của electron cực ngắn nên độ phân giải tốt hơn nhiều so với khắc ăn mòn bằng quang khắc. Vì không cần mặt nạ, nên yêu cầu về độ phẳng không cao, nhưng khắc ăn mòn bằng chùm tia điện tử chậm và thiết bị đắt tiền.

Đối với hầu hết các bước khắc, một phần của lớp trên cùng của tấm bán dẫn được bảo vệ bởi một "mặt nạ" không thể bị khắc, cho phép loại bỏ các phần cụ thể của lớp đó một cách chọn lọc. Trong một số trường hợp, vật liệu của mặt nạ là chất cản quang, tương tự như nguyên lý được sử dụng trong quang khắc. Trong các trường hợp khác, mặt nạ khắc cần phải có khả năng chống lại một số hóa chất nhất định, và silicon nitride có thể được sử dụng để tạo ra "mặt nạ" như vậy.

Cấy ion là một phương pháp kỹ thuật gia tốc các ion cụ thể trong điện trường và sau đó cấy chúng vào một vật liệu rắn khác. Sử dụng công nghệ này có thể thay đổi các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu rắn, và hiện nay nó đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thiết bị bán dẫn và nghiên cứu một số vật liệu nhất định. Cấy ion có thể gây ra biến đổi hạt nhân, hoặc thay đổi cấu trúc tinh thể của một số vật liệu rắn.

10.Loại bỏ chất quang dẫn

Chức năng chính của chất cản quang là bảo vệ phần chất nền bên dưới lớp cản quang trong khi toàn bộ khu vực đang trải qua các quá trình xử lý hóa học hoặc cơ học. Do đó, khi quá trình trên hoàn tất, chất cản quang cần được loại bỏ hoàn toàn. Bước này được gọi là loại bỏ keo. Chỉ những chất cản quang ổn định ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như polyimide nhạy sáng, mới có thể được giữ lại trên thiết bị như một lớp phủ trung gian hoặc lớp đệm.

Để tránh làm hư hại bề mặt cần xử lý, nên sử dụng các phương pháp hóa học nhẹ ở nhiệt độ thấp. Việc ứng dụng sóng siêu âm cũng có thể tăng cường hiệu quả bóc tách. Một số dung dịch bóc tách thông thường không thể hoạt động trên bề mặt kim loại như nhôm do vấn đề ăn mòn; trong trường hợp này, trước tiên người ta sử dụng ozone hoặc plasma oxy (phương pháp tro hóa). Các loại plasma này cũng thành công khi được sử dụng làm chất bóc tách quang khắc cho các bề mặt không phải nhôm, tuy nhiên, việc làm hư hại bề mặt thiết bị vẫn là một vấn đề cần được giải quyết.

Sau khi khắc hoặc cấy ion, lớp cản quang không còn cần thiết như một lớp bảo vệ và có thể được loại bỏ. Các phương pháp loại bỏ lớp cản quang được phân loại như sau:

Gỡ keo ướt

Loại bỏ bằng dung môi hữu cơ: Sử dụng dung môi hữu cơ để loại bỏ chất cản quang.

Dung môi vô cơ: Bằng cách sử dụng một số dung môi vô cơ, nguyên tố carbon trong chất cản quang, một chất hữu cơ, được oxy hóa thành carbon dioxide và sau đó được loại bỏ.

Tẩy lớp cản quang khô: sử dụng plasma để loại bỏ lớp cản quang.

Bên cạnh các quy trình chính, một số quy trình phụ trợ thường được sử dụng, chẳng hạn như khắc đồng nhất trên diện tích lớn để giảm độ dày của chất nền, hoặc quy trình loại bỏ các chỗ gồ ghề ở cạnh, v.v. Nói chung, khi sản xuất chip bán dẫn hoặc các linh kiện khác, chất nền cần được quang khắc nhiều lần.

Trên đây là các bước của kỹ thuật in thạch bản. Tôi xin tổng hợp chúng lại để chia sẻ với mọi người. Hy vọng các bạn có thể góp ý nếu tôi sai.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được sao chép từ "Quan sát ngành công nghiệp bán dẫn". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và không đại diện cho quan điểm của Sacco Micro hay ngành công nghiệp. Bài viết chỉ được phép in lại và chia sẻ để hỗ trợ bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả khi in lại. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến