הבית > חֲדָשׁוֹת > תוכן

אבולוציה של photoresist

Mar 15, 2018

מוליך למחצה photoresist, כמו השוק דורש עבור מזעור ופונקציונלי פונקציונלי של מוצרי מוליכים למחצה, מגביר את הרזולוציה של כל הזמן על ידי קיצור גל החשיפה, כדי להשיג את הצפיפות הגבוהה יותר של מעגלים משולבים. עם שיפור אינטגרציה IC, רמת התהליך של מעגל משולב בעולם כבר נכנסו לשלב ננומטרי ממיקרומטר, Subicron, רמת submicron עמוק.


כדי לענות על הדרישות של מעגל משולב linewidth הצרות, אורך הגל של photoresist UV על ידי ספקטרום רחב לקו G (436nm), אני (365nm), CRF (248nm), ARF (193nm), F2 (157nm), ההעברה של אור אולטרה סגול קיצוני לכיוון EUV, ואת שיפור הטכנולוגיה שיפור וכל הזמן לשפר את photoresist רמת הרזולוציה.


נכון לעכשיו, photoresist הראשי המשמש בשוק המוליכים למחצה כולל ארבעה סוגים של photoresist, כגון קו G, אני קו, CRF ו ARF. G ואני photoresist קו הוא photoresist הנפוץ ביותר בשוק.

 

  

קיימת מערכת יחסים בסיסית בין חלקי מערכת החשיפה:

R הוא גודל התכונה המינימלית, כלומר, המרחק המינימלי שניתן לפתור. K 1 הוא קבוע, וזה נקרא גם קבוע ריילי. למבדה הוא אורך הגל של מקור האור החשיפה, ו- NA הוא הצמצם המספרי של העדשה. לכן, אנו יכולים לראות כי הדרך כדי לצמצם עוד יותר את גודל האופייני המינימלי הוא להפחית את אורך הגל של מקור האור ולהגדיל את הערך של NA.

  

פיתוח של כפל פוחתת עם אורך גל של מכונת ליתוגרפיה החשיפה שיטה, באמצעות אורך גל מ UV ל DUV, אור מנורת כספית בלחץ גבוה כדי excimer לייזר. הכי בולט סגול UVV photoresist אולטרה הציג על ידי ASML, באמצעות אדי פח של פלזמה כמקור של מקור האור, מפחית את אורך הגל ל 13.5nm. אבל photolithography כולו צריך להתרחש בסביבה ואקום, ואת מהירות הייצור הוא נמוך.


  

המרדף אחר מקורות חשיפה ברזולוציה גבוהה גורם לאנשים לחשוב גם על שני סוגים של מקורות אור לא אופטיים, צילומי רנטגן ואלומות אלקטרונים. אלקטרונים beith ליתוגרפיה היא כעת טכנולוגיה בוגרת המשמש לייצור מסכה באיכות גבוהה מסכה מגדלת.


שיטה זו שונה מ ליתוגרפיה ליתוגרפיה המסורתית. זה יכול להיות כתוב ישירות על ידי קרן אלקטרונית בקרת המחשב, והוא יכול להשיג 0.25? M החלטה עכשיו. אבל זה דרך הייצור הוא איטי יותר ויש צורך להשיג בחלל ריק.


X באורך גל של רק 4-50 א, הוא מקור אור אידיאלי, אבל קרני ה- X יכול לחדור את רוב המסכה X רנטגן photoresist הפיתוח קשה בשל שלה לא בשימוש.


אבל NA, אנשים גם הגיע עם השיטה של מכונת טבילה ליתוגרפיה, המדיום בין העדשה photoresist מוחלף על ידי חומרים אחרים מלבד האוויר ומגדיל מאוד את הצמצם המספרי של NA, עושה את הפתרון ליתוגרפיה ללא שינוי החשיפה מקור תחת מצב של אל L 193nm הטכנולוגיה יכולה לענות על הדרישות של הצומת התהליך של 45nm, אבל הצומת התהליך של 28nm ניתן להגיע דרך הטכנולוגיה טבילה.


השילוב של טבילה וחשיפה כפולה יכול להפחית את הצומת עיבוד של ליתוגרפיה 193nm ל 22nm רמה, ואת הגבול של הצומת התהליך מגיע 10nm, מה שהופך 193nm ליתוגרפיה עדיין בשימוש נרחב בשוק.

 

  

היישום של photoresist יש לעמוד בקצב הפיתוח של מכונת photolithography. עם ליתוגרפיה חשיפה לאור השדרוג מתמשך של photoresist מ photoresist שלילי סגול, cyclized גומי דבק שלילי להחליף photoresist חיובי UV, DNQ-Novolac חיובי, ולאחר מכן כדי photoresist UV עמוק, photoresist מוגבר כימית (CAR).


(1) UV photoresist שלילי

   בשנת 1954, איסטמן-קודאק סינתזה את הפולימר הראשון רגיש לאור, פולינוליל אלכוהול לקולנוע, ויזם את פולינול אלכוהול אלכוהול קינמט שלה נגזרים photoresist המערכת, אשר photoresist הראשון המשמש בתעשיית האלקטרוניקה. בשנת 1958, החברה קודאק גם פיתחה גומי מחזורי - diazide photoresist.

בגלל זה דבק יש הדבקה טובה על פרוסות סיליקון, ויש לו את היתרונות של רגישות מהירה ויכולת אנטי רטוב חזק רטוב, הוא הפך את הדבק העיקרי בתעשיית האלקטרוניקה בתחילת 1980, המהווה 90% מכלל הצריכה באותו זמן.

עם זאת, בשל התפתחותו עם ממיסים אורגניים, הסרט יתרחב בעת פיתוח, אשר מגביל את הפתרון של דבק שלילי, ולכן הוא משמש בעיקר עבור ייצור של מכשירים נפרדים ו 5, מ ', 2 ~ 3 מ' מעגלים משולבים. אבל עם שיפור מתמיד של רמת מעגלים משולבים, יישום של דבק שלילי במעגל משולב הוחלף בהדרגה על ידי חיובי, אבל עדיין יש יישומים רבים בתחום של התקנים נפרדים.


(2) photoresist חיובי UV

שרף פנולי - סביב 1950 פיתחה photoresist חיובית diazonaphthoquinone עם מפתח אלקליין, אין בעיה נפיחות הסרט בעת פיתוח, כך ברזולוציה גבוהה יותר, ואת ההתנגדות תחריט יבש חזק, כך שהוא יכול לענות על הייצור של מעגל משולב בקנה מידה גדול גדול - מעגל משולב. UV חשיפה חיובית photoresist המכונה על פי שונים, ניתן לחלק ספקטרום UV photoresist חיובי (2-3 מ ', 0.8-1.2 מ'), G (0.5-0.6 מ ') קו חיובי, אני קו (0.35-0.5 מ') חיובי , המשמש בעיקר בייצור מעגלים משולבים וייצור LCD.

אני קו הטכנולוגיה החליף את המיקום של G photoresist הקו באמצע שנות ה -90, והוא הנפוץ ביותר photoresist הטכנולוגיה כיום. עם השיפור של הקו אני photoetching מכונה, קו אני יכול גם לעשות linewidth חיובית של 0.25um מעגל משולב, להאריך את חיי השירות של קו אני. במכשיר טיפוסי, שכבת 1/3 היא שכבת המפתח האמיתית, השכבה 1/3 היא שכבת המפתח, והשלישית האחרת היא שכבה לא קריטית. יש שיטה תואמת photolithography תואם את מצב קריטי של photoresist וטכנולוגיה המכשיר עם שכבת הסיליקון. לדוגמה, 0.22um התקנים DRAM, אני הקו צעד יכול ליצור מכשיר שכבת מפתח עבור סך של 20 שכבת 13 דפוס השכבה, את השכבה 7 הנותרים על ידי צעד UV עמוק לתוך הדמיה קו סורק הקדמי, ואת השימוש אני יכול להפחית את עלות הייצור, ולכן אני photoresist יהיה ארוך תקופה מתמשכת של זמן כדי לתפוס נתח שוק מסוים.


(3) עמוק photoresist UV UV photoresist עמוק

שלא כמו photoresists UV, photoresists UV עמוק הם photoresist מוגבר כימית (CAR). תכונות המכונית: הוסיף photacid ב photoresist, תחת קרינה אור, פירוק חומצה חומצה, אפייה, חומצה כמו זרז, קטליטי הסרט להרכיב שרף (פלסטיק), deprotection של קבוצות או סוכן קטליטי crosslinking ו crosslinking התגובה של שרף קלסר (דבק שלילי );

יתר על כן, לאחר הסרת התגובה המגן ואת הקישור מחברים תגובה, החומצה ניתן לשחרר שוב, לא נצרך, והוא יכול להמשיך לשחק תפקיד קטליטי, לצמצם באופן משמעותי את האנרגיה הדרושה החשיפה, ובכך לשפר באופן משמעותי את הרגישות של photoresist.

המחקר של 248nm photoresist עם CRF excimer לייזר כמקור החשיפה שמקורו 1990 נכנס לשלב בוגרת באמצע 1990 בסוף. הנפוץ ביותר photoacidification סוכן CAR הוא מלח ונג או לא יונית סוכן photoacidification, המייצר חומצה sulfonic, ואת פולימר תפקודית העיקרי הוא esterified פולי (hydroxystyrene).

248nm photoresist בשילוב עם crf excimer לייזר linewidth של 0.25 מ ', ופיתוח של 256M DRAM ומעגל הלוגיקה בנושא, על ידי הגדלת מכונת החשיפה NA ושיפור טכנולוגיית ליתוגרפיה תואם, אשר הוחל בהצלחה על linewidth של 0.18 ~ 0.15 מ' 1G DRAM והתקנים קשורים. עם מסכת שינוי פאזה, תאורה מחוץ ציר תיקון הקרבה, 248nm photoresist יכול לייצר גרפיקה פחות מ 0.1 M ולהיכנס צמתים 90nm.   

תוצאות אלה מראות כי הטכנולוגיה photoresist 248nm נכנסה תקופה בוגרת.

ARF 193nm הרבה אולטרה סגול מגביר photoresist על ידי photacid ו 248nm photoresist אולטרה סגול הוא בערך אותו דבר, אבל פולימר פונקציונלי בגלל photoresistist 248nm אולטרה סגול עם הסרט להרכיב שרף בנזין, יש קליטה חזקה ב 193nm ולא ניתן להשתמש בהם אולטרה סגול רחוק 193nm photoresist.

193nm דרישה שרף photoresist שקוף באורך גל של 193nm, ויש לו הידבקות טובה עם המצע, טמפרטורת המעבר זכוכית גבוהה יותר (דרישות כלליות 130-170 ג), הדמיה photoresist מוגבר כימית יש גם קבוצות תליון רגיש חומצה, על מנת לשפר את יכולת ההדמיה. נפוץ 193nm חומרים photoresist ניתן לחלק acrylate, התמזגו טבעת olefin בנוסף, מחזורית olefin קופולימר אנהידריד maleic, קופולימר המכיל סיליקון, מערכת קופולימריזציה מרובים, וחומרים מולקולריים קטנים.

נכון לעכשיו, 193nm הוא הפתרון המרכזי לשוק, וזה גם הפתרון המתקדמת ביותר לפני מסחור EUV.


(4) הדור הבא של photoresist EUV

Photolithography המתמשך EUV צריך להתאים photoresist מיוחד שלה, ואת הטכנולוגיה של photolithography EUV גם עשה דרישה מאוד תובעני עבור photoresist EUV. צריכת UV נמוכה, שקיפות גבוהה, עמידות גבוהה לחרוט, רזולוציה גבוהה (פחות מ 22nm), רגישות גבוהה, מינון חשיפה נמוך (פחות מ 2 10mJ / cm), יציבות סביבתית גבוהה, גז נמוך וחספוס קצה נמוך (פחות מ 1.5nm).

מאחר וטכנולוגיה זו משתמשת במקור אור בלבד של 13.4nm, יש צורך למזער את האלמנטים הקליטה הגבוהים (כגון F) בחומר הראשי, וגם את היחס בין C / H, אשר יסייע גם להפחית את הקליטה של חומרים ב 13.5nm. סקירה של ההתקדמות של photoresist המוזכרים במעבדה לביולוגיה מולקולרית בייג 'ין וכימיה CAS עולה כי ישנם בעיקר 3 סוגים של מערכות photoresist המשמשים ליתוגרפיה EUV, אשר מדווחים בספרות.