Принципы фоторезистской литографии

В этой статье кратко представлены различные типы фоторезиста, которые могут быть фотолитографией, и принципы, которые могут быть выполнены.

Оловянная палата

На микроскопическом поле битвы из производства чипов фоторезист похож на опытного «нано -художника», используя легкие мазки для наброски схем схемы на кремниевых пластинах, которые в тысячи раз тоньше волосы. Этот удивительный материал является не только основной средой литографии, но и мостом между проектным планом и физическим устройством. От исходного микронного транзистора до сегодняшнего процесса 3NM, эволюция фоторезистов почти эквивалентна истории точной революции в полупроводниковой промышленности.

I,Фоторезист

Суть фоторезиста

Функции:

Образец -носитель: перенесите рисунок проекта на маске на поверхность кремниевой пластины;

Защитный барьер: защищает конкретную область во время процесса травления или ионной имплантации;

Шкала точности: непосредственно определяет минимальную оборудованную ширину линии (т.е. разрешение).

Толщина фоторезиста на пластине 300 мм обычно составляет 50-200 нанометры, что эквивалентно равномерно нанесению слоя краски на футбольное поле, которое составляет 1, 000 раз более тонкие, чем пластиковая пленка. Требования к точности настолько требуют, чтобы даже необходимо контролировать колебание толщины пленки в пределах ± 1 нанометр.

Глава II,Состав фоторезиста

Современные фоторезисты состоят из различных функциональных компонентов, композиция которых включает в себя ::

Композиция	Функции	Типичное вещество
Матрица смолы	Он образует коллоидный скелет, который определяет механическую прочность и устойчивость к травлениям	Фенольная смола (отрицательный клей), полигидроксистирол (положительный клей)
Сенсибилизатор	Поглощающие фотоны инициирует химическую реакцию	Diazonaphthoquinone, (DNQ), фотоацид-продуцирующий агент (PAG)
Растворитель	Отрегулируйте вязкость для достижения равномерного спинового покрытия	Ацетат пропиленгликоля метилового эфира (PGMEA)
Добавка	Улучшает стабильность, поверхностную смачиваемость и т. Д.	Серванки, стабилизаторы

Положительный противNнегативный:

(Позитивный фоторезист): · Открытая область подвергается реакции фотодеакции и растворяется во время развития, оставляя картину неэкспонированной области. Более высокое разрешение, ведущие передовые процессы.

(Отрицательный фоторезист): · Обнаженная площадь сшита и вылечена, а зона воздействия сохраняется во время разработки. Процесс прост, но разрешение ограничено, и в основном он используется для грубых линейных процессов, таких как упаковка.

Iii,Химия экспозиции

Когда определенная длина волны света (ультрафиолетовая, глубокая ультрафиолетовая или экстремальная ультрафиолетовая) проникает в маску и попадает в фоторезист, «магия света и тени» на молекулярном уровне мгновенная:

Перед воздействием: диазонафтохинон (DNQ) действует как ингибитор растворимости и жестко связывается с смолой, чтобы сделать коллоидный нерастворимый в щелочном разработчике.

o Момент воздействия: DNQ поглощает фотоны (обычно 365 нм I-line или 248 нм лазеры KRF), а затем разлагается с образованием карбоновой кислоты и высвобождением азота: азот: азот:

o Фаза развития: полученные карбоновые кислоты делают область воздействия щелочной и растворимым, что точно удаляется в растворе гидроксида тетраметиламмония (TMAH), образуя ту же картину, что и маска.
Отрицательный клей

Запуск экспозиции: ультрафиолетовый свет активирует фотоинициаторы (например, бензофенон) для получения активных свободных радикалов

Цепная реакция: свободные радикалы атакуют двойные связи в смоле, запуская сшивание между молекулами, образуя трехмерную структуру сети:

Контраст развития: сшитая площадь остается стабильной в растворителе, непрерывная часть распущена, и эта паттерна обращается на маску.

Химический амплификационный клей (автомобиль)

Однофотонное запуск: экстремальный ультрафиолетовый (EUV, 13,5 нм) фотон вызывает PAG (например, Triphenylmatonium Salt) для высвобождения H⁺:

Кислотно-катализируемая цепная реакция: кислотная диффузия в постхейке (PEB) стадии катализирует реакции снятия защиты смолы (например, удаление террт-бутоксикарбонильных групп), запуская тысячи реакций на молекулу кислоты, значительно увеличивая чувствительность:

Прыжок в разрешении: этот механизм позволяет выявлять гель EUV в дозе 10 мж/см², поддерживая процесс ниже 7 нм.