info@panadisplay.com
Εξέλιξη του φωτορεπόρτερ

Εξέλιξη του φωτορεπόρτερ

Mar 15, 2018

Η φωτοαντιδραστήρα ημιαγωγών, καθώς οι απαιτήσεις της αγοράς για τη μικρογράφηση και τη λειτουργική διαφοροποίηση των προϊόντων ημιαγωγών, αυξάνουν συνεχώς την οριακή διαφορά μειώνοντας το μήκος κύματος έκθεσης, έτσι ώστε να επιτευχθεί η μεγαλύτερη πυκνότητα ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Με τη βελτίωση της ενσωμάτωσης του IC, το επίπεδο διεργασίας του παγκόσμιου ολοκληρωμένου κυκλώματος εισήχθη σε στάδιο νανοκλίμακας από μικρομετρικό, υπομικρό, βαθύ υπομικρό επίπεδο.


Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις της στενότητας γραμμικού εύρους ολοκληρωμένου κυκλώματος, το μήκος κύματος της φωτοευαίσθητης υπεριώδους ακτινοβολίας από ευρύ φάσμα στη γραμμή G (436nm), I (365nm), KrF (248nm), ArF (193nm), F2 (157nm) του ακραίου υπεριώδους φωτός προς την κατεύθυνση της EUV και την τεχνολογία βελτίωσης της ανάλυσης και συνεχώς τη βελτίωση της φωτοαντιστάσεως στο επίπεδο της ανάλυσης.


Επί του παρόντος, ο κύριος φωτοανθεκτικός που χρησιμοποιείται στην αγορά ημιαγωγών περιλαμβάνει τέσσερα είδη φωτοαντιστάσεων, όπως η γραμμή G, η γραμμή I, η KrF και η ArF. G και I φωτοαντιστάσεων είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη φωτοαντιστάσεων στην αγορά.

 

  

Υπάρχει μια βασική σχέση μεταξύ των τμημάτων του συστήματος έκθεσης:

Το R είναι το ελάχιστο μέγεθος χαρακτηριστικού, δηλαδή η ελάχιστη απόσταση που μπορεί να επιλυθεί. Το Κ 1 είναι μια σταθερά, και ονομάζεται επίσης η σταθερά Rayleigh. Το Lambda είναι το μήκος κύματος της φωτεινής πηγής έκθεσης και το NA είναι το αριθμητικό άνοιγμα του φακού. Επομένως, μπορούμε να δούμε ότι ο τρόπος περαιτέρω μείωσης του ελάχιστου χαρακτηριστικού μεγέθους είναι η μείωση του μήκους κύματος της πηγής φωτός και η αύξηση της τιμής του NA.

  

Η ανάπτυξη ενός πολλαπλασιασμού μειώνεται με το μήκος κύματος της μηχανής μεθόδου λιθογραφίας έκθεσης, με τη χρήση μήκους κύματος από UV σε DUV, φωτός από λαμπτήρα υδραργύρου υψηλής πίεσης έως λέιζερ διεγέρσεως. Ο πιο αξιοσημείωτος υπέρυθρος φωτοευαίσθητος EUV που εισήχθη από την ASML, χρησιμοποιώντας τον ατμό κασσίτερου του πλάσματος ως πηγή της πηγής φωτός, μειώνει το μήκος κύματος στα 13.5nm. Αλλά ολόκληρη η φωτολιθογραφία πρέπει να εμφανιστεί στο περιβάλλον κενού και η ταχύτητα παραγωγής είναι χαμηλή.


  

Η επιδίωξη πηγών έκθεσης υψηλότερης ανάλυσης κάνει επίσης τους ανθρώπους να σκεφτούν δύο είδη μη οπτικών ακτίνων Χ και ακτίνων ηλεκτρονίων. Η λιθογραφία με δέσμη ηλεκτρονίων είναι πλέον μια ώριμη τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την παραγωγή μάσκας υψηλής ποιότητας και μεγεθυντικής μάσκας.


Αυτή η μέθοδος είναι διαφορετική από την παραδοσιακή λιθογραφία λιθογραφίας. Μπορεί να γραφτεί απευθείας με ηλεκτρονικό έλεγχο δέσμης και υπολογιστή, και μπορεί να επιτύχει 0,25; M τώρα. Αλλά αυτός ο τρόπος παραγωγής είναι πιο αργός και πρέπει να επιτευχθεί σε ένα κενό.


Το μήκος κύματος ακτίνων Χ μόνο 4-50 α, είναι μια ιδανική πηγή φωτός, αλλά οι ακτίνες Χ μπορούν να διεισδύσουν στην περισσότερη μάσκα και η ανάπτυξη φωτοανθεκτικών ακτίνων Χ είναι δύσκολη λόγω της μη χρήσης τους.


Όμως, το NA, οι άνθρωποι έρχονται επίσης με τη μέθοδο της μηχανής λιθογραφίας εμβάπτισης, το μέσον μεταξύ του φακού και του φωτοαντιστάτη αντικαθίσταται από άλλες ουσίες εκτός του αέρα και αυξάνοντας σημαντικά το αριθμητικό άνοιγμα του NA, καθιστά την ανάλυση λιθογραφίας χωρίς αλλαγή της έκθεσης υπό την προϋπόθεση ότι η τεχνολογία L. L. 193nm μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις του κόμβου διεργασίας των 45nm, αλλά ο κόμβος διεργασίας 28nm μπορεί να επιτευχθεί μέσω της τεχνολογίας εμβάπτισης.


Ο συνδυασμός της εμβάπτισης και της διπλής έκθεσης μπορεί να μειώσει τον κόμβο επεξεργασίας της λιθογραφίας 193nm σε επίπεδο 22nm και το όριο του κόμβου διεργασίας να φτάσει τα 10nm, γεγονός που καθιστά τη λιθογραφία 193nm ακόμη ευρέως χρησιμοποιούμενη στην αγορά.

 

  

Η εφαρμογή της φωτοαντιστάσεως πρέπει να συμβαδίζει με την ανάπτυξη της μηχανής φωτολιθογραφίας. Με τη λιθογραφία έκθεσης στο φως, η συνεχής αναβάθμιση του φωτοανθεκτικού από την αρνητική φωτοευαίσθητη υπεριώδη ακτινοβολία, την κυκλική καουτσούκ αρνητική κόλλα για την αντικατάσταση του θετικού φωτοευαίσθητου UV, το θετικό DNQ-Novolac και στη συνέχεια με τον φωτοευαίσθητο φωτοευαίσθητο UV.


(1) UV αρνητικός φωτοευαίσθητος

   Το 1954, η EastMan-Kodak συνέθεσε το πρώτο φωτοευαίσθητο πολυμερές, cinnamate πολυβινυλικής αλκοόλης, και ξεκίνησε το cinnamate πολυβινυλικής αλκοόλης και το σύστημα φωτορεστικών παραγώγων του, το οποίο είναι ο πρώτος φωτοευαίσθητος που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία ηλεκτρονικών. Το 1958, η εταιρεία Kodak ανέπτυξε επίσης ένα κυκλικό φωτοανθεκτικό ελαστικό - διαζίδιο.

Επειδή αυτή η συγκολλητική ουσία έχει καλή πρόσφυση σε δίσκο πυριτίου και έχει τα πλεονεκτήματα της γρήγορης φωτοευαισθησίας και της ισχυρής ικανότητας αντι-υγρής χαρακτικής, έγινε η κύρια συγκολλητική ύλη στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών στις αρχές της δεκαετίας του 1980, αντιπροσωπεύοντας το 90% της συνολικής κατανάλωσης εκείνης της εποχής.

Ωστόσο, λόγω της ανάπτυξής του με οργανικούς διαλύτες, η μεμβράνη θα επεκταθεί όταν αναπτυχθεί, πράγμα που περιορίζει την ανάλυση της αρνητικής κόλλας, έτσι χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή διακριτών συσκευών και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων 5, m, 2 ~ 3 m. Αλλά με τη συνεχή βελτίωση του επιπέδου των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η εφαρμογή της αρνητικής κόλλας στο ολοκληρωμένο κύκλωμα έχει σταδιακά αντικατασταθεί από το θετικό, αλλά εξακολουθεί να έχει πολλές εφαρμογές στον τομέα των διακριτών συσκευών.


(2) UV θετικός φωτοευαίσθητος

Η φαινολική ρητίνη - γύρω στο 1950 ανέπτυξε θετικό φωτοαντιστάτιο με διαζωναφθοκινόνη με αλκαλικό κατασκευαστή, δεν υπάρχει πρόβλημα διόγκωσης μεμβράνης κατά την ανάπτυξη, έτσι ώστε η υψηλότερη ανάλυση και η αντοχή στην ξηρή χάραξη να είναι ισχυρή, ώστε να μπορεί να ικανοποιήσει την παραγωγή μεγάλης κλίμακας ολοκληρωμένου κυκλώματος και μεγάλου ολοκληρωμένο κύκλωμα κλίμακας. Η μηχανή έκθεσης με θετική φωτοευαίσθητη ακτινοβολία με υπεριώδη ακτινοβολία, σύμφωνα με τις διαφορετικές, μπορεί να χωριστεί σε θετικό ευαίσθητο στην υπεριώδη ακτινοβολία φωτοευαίσθητο (2-3 m, 0,8-1,2 m), θετική γραμμή G (0,5-0,6 m), θετική γραμμή (0,35-0,5 m) , που χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και στην κατασκευή LCD.

Η τεχνολογία της γραμμής I αντικατέστησε τη θέση της φωτοαντιστάσεως γραμμής G στη μέση της δεκαετίας του '90 και είναι η πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία φωτοαντιστάσεως επί του παρόντος. Με τη βελτίωση της μηχανής I lineet photoetching, η γραμμή I μπορεί επίσης να κάνει θετικό εύρος γραμμής ολοκληρωμένου κυκλώματος 0.25um, να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της γραμμής I. Σε μια τυπική συσκευή, το 1/3 στρώμα είναι το πραγματικό στρώμα κλειδιού, το 1/3 στρώμα είναι το στρώμα κλειδιού και το άλλο 1/3 είναι ένα μη κρίσιμο επίπεδο. Υπάρχει μια μεικτή μέθοδος αντιστοίχισης φωτολιθογραφίας που ταιριάζει με την κρίσιμη κατάσταση της φωτοαντιστάσεως και της τεχνολογίας των συσκευών με το στρώμα πυριτίου. Για παράδειγμα, οι συσκευές DRAM των 0.22um, το I stepper μπορεί να σχηματίσει μια συσκευή βασικού στρώματος για ένα σύνολο 20 στρώσεων 13 στρώσεων, το υπόλοιπο 7 στρώμα με βαθύ UV βήμα στην απεικόνιση του μπροστινού γραμμικού σαρωτή και η χρήση του I μπορεί να μειώσει το κόστος παραγωγής, οπότε ο φωτοαντιστάτης θα είναι μακρύς παρατεταμένος χρόνος για να κατέχει ένα ορισμένο μερίδιο αγοράς.


(3) βαθύ φωτοευαίσθητο φωτοευαίσθητο υπεριώδες φως UV

Σε αντίθεση με τους φωτοανθεκτικούς υπεριώδεις ακτίνες, τα φωτοανθεκτικά υπεριώδη φωτοευαισθητοποιητικά είναι χημικά ενισχυμένα φωτοανθεκτικά (CAR) Χαρακτηριστικά CAR: προστιθέμενο φωτοξύο στο φωτοαντιστάτη, υπό την ακτινοβολία φωτός, αποσύνθεση οξέος σε οξύ, ψήσιμο, οξύ ως καταλύτης, καταλυτική ρητίνη (πλαστική) που σχηματίζει φιλμ, αποπροστασία ομάδων ή καταλυτικού παράγοντα σχηματισμού σταυροειδών δεσμών και αντίδραση σταυροσύνδεσης της συνδετικής ρητίνης ) ·

Επιπλέον, μετά την αφαίρεση της αντίδρασης προστασίας και της αντίδρασης σταυρωτής σύνδεσης, το οξύ μπορεί να απελευθερωθεί ξανά, δεν καταναλώνεται και μπορεί να συνεχίσει να παίζει καταλυτικό ρόλο μειώνοντας σημαντικά την ενέργεια που απαιτείται για έκθεση, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά τη φωτοευαισθησία του φωτοευαίσθητου υλικού.

Η μελέτη φωτοαντιστάσεως 248nm με λέιζερ KrF excimer ως προέλευση έκθεσης ξεκίνησε από το 1990 και εισήλθε στην ώριμη φάση στα μέσα και τα τέλη της δεκαετίας του 1990. Ο ευρύτερα χρησιμοποιούμενος παράγοντας φωτοαποικοδόμησης στο CAR είναι το άλας Weng ή μη ιονικός παράγοντας φωτοαποικοδόμησης, το οποίο παράγει σουλφονικό οξύ και το κύριο χαρακτηριστικό πολυμερές είναι εστεροποιημένο πολυ (υδροξυοτυρένιο).

248nm φωτοαντιστάσεων συνδυάζεται με εύρος λέιζερ KrF excimer μήκους 0.25m και την ανάπτυξη DRAM 256M και σχετικού λογικού κυκλώματος, αυξάνοντας τη μηχανή έκθεσης NA και βελτιωμένη τεχνολογία λιθογραφίας που εφαρμόστηκε με επιτυχία στο εύρος γραμμής 0.18 ~ 0.15 m, 1G DRAM και σχετικές συσκευές. Με τη μάσκα μετατόπισης φάσης, τον φωτισμό εκτός άξονα και τη διόρθωση εγγύτητας, ο φωτοαντιστάκτης 248nm μπορεί να παράγει γραφικά μικρότερα από 0,1 M και να εισάγει κόμβους 90nm.   

Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η τεχνολογία φωτοαντιγράφων 248nm εισήλθε σε μια ώριμη περίοδο.

ArF 193nm πολύ φωτοευαίσθητο φωσφορούχο ArF 193nm με φωτοσκιερό και 248nm πολύ υπεριώδες φωτοευαίσθητο είναι περίπου το ίδιο, αλλά στο λειτουργικό πολυμερές λόγω 248nm υπεριώδους φωτοανθεκτικού με ρητίνη που σχηματίζει φιλμ που περιέχει βενζόλιο, έχει ισχυρή απορρόφηση στα 193nm και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην πολύ υπεριώδη 193nm φωτοαντιστάσεων.

Η ζήτηση ρητίνης φωτοανθεκτικού 193nm είναι διαφανής στο μήκος κύματος 193nm και έχει καλή πρόσφυση με το υπόστρωμα, η θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου είναι υψηλότερη (Γενικές απαιτήσεις 130-170C), η χημικώς ενισχυμένη απεικόνιση φωτοευαίσθητης επιφάνειας πρέπει επίσης να έχει ομάδες κρεμαστών ευαίσθητων σε οξέα, βελτιώστε την ικανότητα απεικόνισης. Συνήθως χρησιμοποιούμενα υλικά φωτοανθεκτικού 193nm μπορούν να διαιρεθούν σε προσθήκη ακρυλικού, συμπυκνωμένου ολεφινικού δακτυλίου, συμπολυμερούς κυκλικής ολεφίνης μηλεϊνικού ανυδρίτη, συμπολυμερούς που περιέχει πυρίτιο, πολλαπλού συστήματος συμπολυμερισμού και μικρών μοριακών υλικών.

Προς το παρόν, το 193nm είναι η βασική λύση για την αγορά και αποτελεί επίσης την πιο προηγμένη λύση πριν από την εμπορευματοποίηση της EUV.


(4) την επόμενη γενιά φωτοαντιστάσεων EUV

Η συνεχιζόμενη φωτολιθογραφία EUV πρέπει να ταιριάζει με την ειδική φωτοαντιγράφησή της και η τεχνολογία της φωτολιθογραφίας EUV έχει επίσης κάνει μια πολύ απαιτητική απαίτηση για το φωτοευαίσθητο EUV. Οι φωτοανθεκτικές μονάδες EUV χρειάζονται χαμηλή διαπερατότητα φωτός, υψηλή διαφάνεια, υψηλή αντίσταση χάραξης, υψηλή ανάλυση (μικρότερη από 22nm), υψηλή ευαισθησία, χαμηλή δόση έκθεσης (κάτω από 2 10mJ / cm), υψηλή περιβαλλοντική σταθερότητα, χαμηλή ακεραιότητα από 1,5 nm).

Επειδή αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί μόνο πηγή φωτός 13.4nm, απαιτείται τα υψηλά στοιχεία απορρόφησης (όπως το F) να ελαχιστοποιηθούν στο κύριο υλικό και η αναλογία του C / H θα αυξηθεί επίσης, πράγμα που θα συμβάλει επίσης στη μείωση της απορρόφησης των υλικών στα 13,5nm. Μια ανασκόπηση της προόδου του φωτοανθεκτικού που αναφέρεται στο εργαστήριο μοριακών επιστημών του Πεκίνου και της χημείας CAS υποδηλώνει ότι υπάρχουν κυρίως 3 είδη συστημάτων φωτοανθεκτικών που χρησιμοποιούνται στη λιθογραφία EUV, τα οποία αναφέρονται στη βιβλιογραφία.