Nguyên tắc về bản in thạch bản quang học

Bài viết này giới thiệu ngắn gọn về các loại chất quang học khác nhau có thể là quang khắc và các nguyên tắc có thể được thực hiện.

Tin buồng assy

Trên chiến trường kính hiển vi của sản xuất chip, photoresist giống như một "họa sĩ nano" lành nghề, sử dụng các nét vẽ nhẹ để phác thảo các mẫu mạch trên các tấm silicon mỏng hơn hàng ngàn lần so với tóc. Vật liệu tuyệt vời này không chỉ là phương tiện cốt lõi của quá trình in thạch bản, mà còn là cầu nối giữa kế hoạch chi tiết thiết kế và thiết bị vật lý. Từ các bóng bán dẫn micron ban đầu cho đến quá trình 3nm ngày nay, sự phát triển của các chất quang học gần như tương đương với lịch sử của cuộc cách mạng chính xác trong ngành công nghiệp bán dẫn.

I,Photoresist

Bản chất của Photoresist

Chức năng:

Bộ vận chuyển mẫu: Chuyển mẫu thiết kế trên mặt nạ lên bề mặt của wafer silicon;

Hàng rào bảo vệ: bảo vệ một khu vực cụ thể trong quá trình cấy ghép hoặc ion;

Thang đo độ chính xác: Xác định trực tiếp chiều rộng đường dây có thể thực hiện tối thiểu (độ phân giải IE).

Độ dày của photoresist trên nanomet 300 mm thường là 50-200 nanomet, tương đương với việc áp dụng đồng đều một lớp sơn trên sân bóng đá 1, {3}} lần mỏng hơn nhựa. Các yêu cầu chính xác là đòi hỏi phải đến mức thậm chí cần thiết phải kiểm soát sự biến động của độ dày màng trong ± 1 nanomet.

Ii,Thành phần của Photoresist

Photoresists hiện đại được tạo thành từ một loạt các thành phần chức năng, thành phần bao gồm ::

Sáng tác	Chức năng	Chất điển hình
Ma trận nhựa	Nó tạo thành một bộ xương keo quyết định sức mạnh cơ học và khả năng khắc	Nhựa phenolic (keo âm), polyhydroxystyrene (keo dương)
Nhạy cảm	Hấp thụ photon bắt đầu một phản ứng hóa học	Diazonaphthoquinone, (DNQ), tác nhân sản xuất photoacid (PAG)
Dung môi	Điều chỉnh độ nhớt để đạt được lớp phủ spin đồng đều	Propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA)
Phụ gia	Cải thiện sự ổn định, độ ẩm bề mặt, v.v.	Chất hoạt động bề mặt, chất ổn định

VS.NEgative:

(Photoresist tích cực): · Khu vực tiếp xúc trải qua phản ứng photodecomp và được hòa tan trong quá trình phát triển, để lại một mô hình của khu vực không phơi sáng. Độ phân giải cao hơn, các quy trình nâng cao hàng đầu.

(Photoresist tiêu cực): · Khu vực tiếp xúc được liên kết chéo và chữa khỏi, và khu vực phơi nhiễm được giữ lại trong quá trình phát triển. Quá trình này rất đơn giản nhưng độ phân giải bị hạn chế và nó chủ yếu được sử dụng cho các quy trình dòng thô như bao bì.

Iii,Hóa học tiếp xúc

Khi một bước sóng cụ thể của ánh sáng (UV, UV sâu hoặc UV cực đoan) xâm nhập vào mặt nạ và chạm vào chất quang học, "phép thuật ánh sáng và bóng tối" ở cấp độ phân tử là tức thời:

Trước khi tiếp xúc: Diazonaphthoquinone (DNQ) hoạt động như một chất ức chế độ hòa tan và liên kết chặt chẽ với nhựa để làm cho chất keo không hòa tan trong nhà phát triển kiềm.

o Thời điểm tiếp xúc: DNQ hấp thụ các photon (thường là 365nm I-line hoặc laser KRF 248nm) và sau đó phân hủy để tạo thành axit carboxylic indane và giải phóng nitơ:

o Giai đoạn phát triển: Các axit carboxylic kết quả làm cho khu vực phơi nhiễm kiềm và hòa tan, được loại bỏ chính xác trong dung dịch tetramethylammonium hydroxit (TMAH) để tạo thành mẫu tương tự như mặt nạ.
Keo âm

Trình kích hoạt phơi sáng: Ánh sáng UV kích hoạt quang hóa (ví dụ: benzophenone) để tạo ra các gốc tự do hoạt động

Phản ứng chuỗi: Các gốc tự do tấn công các liên kết đôi trong nhựa, kích hoạt liên kết ngang giữa các phân tử để tạo thành cấu trúc mạng ba chiều:

Độ tương phản phát triển: Khu vực liên kết chéo vẫn ổn định trong dung môi, phần không phơi sáng được hòa tan và mô hình được đảo ngược với mặt nạ.

Chất kết dính khuếch đại hóa học (CAR)

Kích hoạt đơn photon: Một photon cực tím (EUV, 13,5nm) khiến PAG (ví dụ, muối triphenylmatonium) để giải phóng H⁺:

Phản ứng chuỗi xúc tác axit: khuếch tán axit trong giai đoạn sau nướng (PEB) xúc tác cho các phản ứng khử nhựa (ví dụ, loại bỏ các nhóm tert-butoxycarbonyl), kích hoạt hàng ngàn phản ứng trên mỗi phân tử axit, tăng đáng kể độ nhạy:

Bước nhảy vọt về độ phân giải: Cơ chế này cho phép gel EUV được tiếp xúc với liều 10MJ/cm², hỗ trợ quá trình dưới 7nm.