Principper for fotoresist -litografi

Denne artikel introducerer kort de forskellige typer fotoresist, der kan være fotolitografi og de principper, der kan udføres.

Tin Chamber Assy

På den mikroskopiske slagmark med chipfremstilling er fotoresist som en dygtig "nano -maler" ved hjælp af lette børstestræk til at skitsere kredsløbsmønstre på siliciumskiver, der er tusinder af gange tyndere end et hår. Dette fantastiske materiale er ikke kun kernemediet i litografiprocessen, men også broen mellem designplanen og den fysiske enhed. Fra de originale mikrontransistorer til dagens 3NM -proces er udviklingen af ​​fotoresister næsten ækvivalent med historien om præcisionsrevolutionen i halvlederindustrien.

I,Fotoresist

Essensen af ​​fotoresist

Funktioner:

Mønsterbærer: Overfør designmønsteret på masken til overfladen af ​​siliciumskiven;

Beskyttende barriere: beskytter et specifikt område under en ætsning eller ionimplantationsproces;

Nøjagtighedsskala: Bestemmer direkte den minimale bearbejdelige linjebredde (dvs. opløsning).

Tykkelsen af ​​fotoresist på en 300 mm skive er normalt 50-200 nanometre, hvilket svarer til jævnt at anvende et lag maling på en fodboldbane, der er 1, 000 gange tyndere end plastindpakning. Nøjagtighedskravene er så krævende, at det endda er nødvendigt at kontrollere udsving i filmtykkelse inden for ± 1 nanometer.

Ii,Sammensætning af fotoresist

Moderne fotoresister består af en række funktionelle komponenter, hvis sammensætning inkluderer ::

Sammensætning	Funktioner	Typisk stof
Harpiksmatrix	Det danner et kolloidt skelet, der bestemmer mekanisk styrke og ætsningsmodstand	Phenolharpiks (negativ lim), polyhydroxystyren (positiv lim)
Sensibilisator	Absorberende fotoner initierer en kemisk reaktion	Diazonaphthoquinon, (DNQ), fotoacidproducerende middel (PAG)
Opløsningsmiddel	Juster viskositeten for at opnå ensartet spinbelægning	Propylenglycolmethyletheracetat (PGMEA)
Tilsætningsstof	Forbedrer stabilitet, overfladet befugtbarhed osv	Overfladeaktive stoffer, stabilisatorer

Positiv Vs.Negativ:

(Positive Photoresist): · Det eksponerede område gennemgår en fotodekompositionsreaktion og opløses under udvikling, hvilket efterlader et mønster af det ueksponerede område. Højere opløsning, førende avancerede processer.

(Negativ fotoresist): · Det udsatte område er tværbundet og helbredt, og eksponeringsområdet bevares under udviklingen. Processen er enkel, men opløsningen er begrænset, og den bruges mest til grove linjeprocesser såsom emballage.

III,Eksponeringskemi

Når en specifik bølgelængde af lys (UV, dyb UV eller ekstrem UV) trænger ind i masken og rammer fotoresisten, er "magien med lys og skygge" på molekylært niveau øjeblikkelig:

Før eksponering: Diazonaphthoquinon (DNQ) fungerer som en opløselighedsinhibitor og binder tæt til harpiksen for at gøre den kolloide uopløselige i den alkaliske udvikler.

o Eksponeringsmoment: DNQ absorberer fotoner (typisk 365 nm i-line eller 248 nm krf-lasere) og nedbrydes derefter for at danne indans carboxylsyre og frigive nitrogen:

o Udviklingsfase: De resulterende carboxylsyrer gør eksponeringsområdet alkalisk og opløselig, som netop fjernes i en tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) opløsning til dannelse af det samme mønster som masken.
Negativ lim

Eksponering udløsende: UV -lys aktiverer fotoinitiatorer (f.eks. Benzophenon) for at producere aktive frie radikaler

Kædereaktion: Frie radikaler angriber dobbeltbindingerne i harpiksen og udløser tværbinding mellem molekyler for at danne en tredimensionel netværksstruktur:

Udviklingskontrast: Det tværbundne område forbliver stabilt i opløsningsmidlet, den ueksponerede del opløses, og mønsteret vendes til masken.

Kemisk forstærkningslim (CAR)

Enkeltfoton-udløsning: En ekstrem ultraviolet (EUV, 13,5 nm) foton får PAG (f.eks. Triphenylmatoniumsalt) til at frigive H⁺:

Syre-katalyserede kædereaktion: Syre diffusion i scenen efter bakning (PEB) katalyserer harpiksdeprotektionsreaktioner (f.eks. Fjernelse af tert-butoxycarbonylgrupper), hvilket udløser tusinder af reaktioner pr. Syre molekyle, hvilket øger følsomheden markant:

Spring i opløsning: Denne mekanisme gør det muligt at udsætte EUV -gel i en dosis på 10MJ/cm², hvilket understøtter processen under 7nm.