एक विहंगावलोकन
इंटिग्रेटेड सर्किट मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेत, फोटोलिथोग्राफी ही मुख्य प्रक्रिया आहे जी एकात्मिक सर्किट्सचे एकत्रीकरण स्तर निर्धारित करते. या प्रक्रियेचे कार्य विश्वासूपणे सर्किट ग्राफिक माहिती मास्क (ज्याला मास्क देखील म्हणतात) पासून सेमीकंडक्टर सामग्री सब्सट्रेटमध्ये प्रसारित करणे आणि हस्तांतरित करणे आहे.
फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेचे मूळ तत्व म्हणजे मास्कवर सर्किट पॅटर्न रेकॉर्ड करण्यासाठी सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर लेपित केलेल्या फोटोरेसिस्टच्या फोटोरासायनिक अभिक्रियाचा वापर करणे, ज्यामुळे एकात्मिक सर्किट पॅटर्न डिझाइनमधून सब्सट्रेटमध्ये स्थानांतरित करण्याचा हेतू साध्य होतो.
फोटोलिथोग्राफीची मूलभूत प्रक्रिया:
प्रथम, कोटिंग मशीन वापरून सब्सट्रेट पृष्ठभागावर फोटोरेसिस्ट लागू केले जाते;
त्यानंतर, फोटोरेसिस्टसह लेपित सब्सट्रेट उघड करण्यासाठी फोटोलिथोग्राफी मशीनचा वापर केला जातो आणि फोटोलिथोग्राफी मशीनद्वारे प्रसारित केलेल्या मास्क पॅटर्नची माहिती रेकॉर्ड करण्यासाठी, फोटोलिथोग्राफी मशीनचा वापर केला जातो, मास्क पॅटर्नची फिडेलिटी ट्रान्समिशन, ट्रान्सफर आणि सब्सट्रेटमध्ये प्रतिकृती पूर्ण करण्यासाठी;
शेवटी, डेव्हलपरचा वापर एक्सपोजरनंतर फोटोरासायनिक अभिक्रियेतून होणारा फोटोरेसिस्ट काढून टाकण्यासाठी (किंवा टिकवून ठेवण्यासाठी) उघड केलेला सब्सट्रेट विकसित करण्यासाठी केला जातो.
दुसरी फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया
मुखवटावरील डिझाइन केलेले सर्किट पॅटर्न सिलिकॉन वेफरमध्ये हस्तांतरित करण्यासाठी, हस्तांतरण प्रथम एक्सपोजर प्रक्रियेद्वारे प्राप्त केले जाणे आवश्यक आहे आणि नंतर सिलिकॉन पॅटर्न एचिंग प्रक्रियेद्वारे प्राप्त करणे आवश्यक आहे.
फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेच्या क्षेत्राचा प्रकाश पिवळा प्रकाश स्रोत वापरत असल्याने प्रकाशसंवेदनशील पदार्थ असंवेदनशील असतात, त्याला पिवळा प्रकाश क्षेत्र देखील म्हणतात.
फोटोलिथोग्राफी प्रथम मुद्रण उद्योगात वापरली गेली आणि सुरुवातीच्या PCB निर्मितीसाठी हे मुख्य तंत्रज्ञान होते. 1950 पासून, फोटोलिथोग्राफी हळूहळू IC उत्पादनामध्ये नमुना हस्तांतरणासाठी मुख्य प्रवाहातील तंत्रज्ञान बनले आहे.
लिथोग्राफी प्रक्रियेच्या प्रमुख निर्देशकांमध्ये रिझोल्यूशन, संवेदनशीलता, आच्छादन अचूकता, दोष दर इ.
फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेतील सर्वात गंभीर सामग्री म्हणजे फोटोरेसिस्ट, जी प्रकाशसंवेदनशील सामग्री आहे. फोटोरेसिस्टची संवेदनशीलता प्रकाश स्रोताच्या तरंगलांबीवर अवलंबून असल्याने, फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेसाठी g/i लाईन, 248nm KrF आणि 193nm ArF सारख्या वेगवेगळ्या फोटोरेसिस्ट सामग्रीची आवश्यकता असते.
ठराविक फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेच्या मुख्य प्रक्रियेमध्ये पाच चरणांचा समावेश होतो:
- बेस फिल्म तयार करणे;
-फोटोरेसिस्ट आणि मऊ बेक लावा;
-संरेखन, एक्सपोजर आणि पोस्ट-एक्सपोजर बेकिंग;
- हार्ड फिल्म विकसित करा;
- विकास ओळख.
(१)बेस फिल्मची तयारी: प्रामुख्याने स्वच्छता आणि निर्जलीकरण. कारण कोणतेही दूषित पदार्थ फोटोरेसिस्ट आणि वेफरमधील चिकटपणा कमकुवत करतात, पूर्ण साफसफाईमुळे वेफर आणि फोटोरेसिस्टमधील चिकटपणा सुधारू शकतो.
(२)फोटोरेसिस्ट कोटिंग: सिलिकॉन वेफर फिरवून हे साध्य केले जाते. वेगवेगळ्या फोटोरेसिस्टना रोटेशन स्पीड, फोटोरेसिस्ट जाडी आणि तापमानासह भिन्न कोटिंग प्रक्रिया पॅरामीटर्स आवश्यक असतात.
मऊ बेकिंग: बेकिंगमुळे फोटोरेसिस्ट आणि सिलिकॉन वेफरमधील चिकटपणा तसेच फोटोरेसिस्ट जाडीची एकसमानता सुधारू शकते, जे त्यानंतरच्या एचिंग प्रक्रियेच्या भौमितिक परिमाणांच्या अचूक नियंत्रणासाठी फायदेशीर आहे.
(३)संरेखन आणि एक्सपोजर: अलाइनमेंट आणि एक्सपोजर हे फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेतील सर्वात महत्वाचे टप्पे आहेत. ते मुखवटा पॅटर्नला वेफरवरील (किंवा फ्रंट लेयर पॅटर्न) वरील विद्यमान पॅटर्नसह संरेखित करणे आणि नंतर विशिष्ट प्रकाशाने विकिरण करणे संदर्भित करतात. प्रकाश ऊर्जा फोटोरेसिस्टमधील प्रकाशसंवेदनशील घटक सक्रिय करते, ज्यामुळे मुखवटा नमुना फोटोरेसिस्टमध्ये हस्तांतरित होतो.
अलाइनमेंट आणि एक्सपोजरसाठी वापरलेली उपकरणे एक फोटोलिथोग्राफी मशीन आहे, जी संपूर्ण एकात्मिक सर्किट उत्पादन प्रक्रियेतील प्रक्रिया उपकरणांचा सर्वात महागडा एकल भाग आहे. फोटोलिथोग्राफी मशीनची तांत्रिक पातळी संपूर्ण उत्पादन लाइनच्या प्रगतीची पातळी दर्शवते.
पोस्ट-एक्सपोजर बेकिंग: एक्सपोजरनंतर लहान बेकिंग प्रक्रियेचा संदर्भ देते, ज्याचा डीप अल्ट्राव्हायोलेट फोटोरेसिस्ट आणि पारंपारिक आय-लाइन फोटोरेसिस्टपेक्षा वेगळा प्रभाव असतो.
डीप अल्ट्राव्हायोलेट फोटोरेसिस्टसाठी, पोस्ट-एक्सपोजर बेकिंग फोटोरेसिस्टमधील संरक्षणात्मक घटक काढून टाकते, ज्यामुळे फोटोरेसिस्ट डेव्हलपरमध्ये विरघळते, त्यामुळे पोस्ट-एक्सपोजर बेकिंग आवश्यक आहे;
पारंपारिक आय-लाइन फोटोरेसिस्टसाठी, पोस्ट-एक्सपोजर बेकिंग फोटोरेसिस्टचे चिकटपणा सुधारू शकते आणि उभ्या लाटा कमी करू शकते (स्टँडिंग वेव्ह्सचा फोटोरेसिस्टच्या काठाच्या आकारविज्ञानावर विपरीत परिणाम होईल).
(४)हार्ड फिल्म विकसित करणे: डेव्हलपरचा वापर करून फोटोरेसिस्ट (पॉझिटिव्ह फोटोरेसिस्ट) चा विरघळणारा भाग एक्सपोजरनंतर विरघळवणे आणि फोटोरेसिस्ट पॅटर्नसह मुखवटा नमुना अचूकपणे प्रदर्शित करणे.
विकास प्रक्रियेच्या मुख्य मापदंडांमध्ये विकासाचे तापमान आणि वेळ, विकसक डोस आणि एकाग्रता, साफसफाई इत्यादींचा समावेश आहे. विकासातील संबंधित पॅरामीटर्स समायोजित करून, फोटोरेसिस्टच्या उघड आणि उघड न झालेल्या भागांमधील विघटन दरातील फरक वाढविला जाऊ शकतो, ज्यामुळे इच्छित विकास प्रभाव प्राप्त करणे.
हार्डनिंगला हार्डनिंग बेकिंग असेही म्हणतात, जे विकसित फोटोरेसिस्टमधील उर्वरित सॉल्व्हेंट, डेव्हलपर, पाणी आणि इतर अनावश्यक अवशिष्ट घटकांना गरम करून आणि बाष्पीभवन करून काढून टाकण्याची प्रक्रिया आहे, ज्यामुळे सिलिकॉन सब्सट्रेटला फोटोरेसिस्टचे चिकटणे सुधारता येते आणि फोटोरेसिस्टचा एचिंग प्रतिरोध.
हार्डनिंग प्रक्रियेचे तापमान वेगवेगळ्या फोटोरेसिस्ट आणि कडक करण्याच्या पद्धतींवर अवलंबून असते. आधार असा आहे की फोटोरेसिस्ट नमुना विकृत होत नाही आणि फोटोरेसिस्ट पुरेसे कठोर केले पाहिजे.
(५)विकास तपासणी: हे विकासानंतर फोटोरेसिस्ट पॅटर्नमधील दोष तपासण्यासाठी आहे. सामान्यतः, इमेज रेकग्निशन टेक्नॉलॉजीचा वापर विकासानंतर चिप पॅटर्न स्वयंचलितपणे स्कॅन करण्यासाठी आणि पूर्व-संचयित दोष-मुक्त मानक पॅटर्नशी तुलना करण्यासाठी केला जातो. जर काही फरक आढळला तर तो दोषपूर्ण मानला जातो.
दोषांची संख्या एका विशिष्ट मूल्यापेक्षा जास्त असल्यास, सिलिकॉन वेफर विकास चाचणीत अयशस्वी ठरले आहे आणि योग्य म्हणून स्क्रॅप केले जाऊ शकते किंवा पुन्हा काम केले जाऊ शकते.
इंटिग्रेटेड सर्किट मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेत, बहुतेक प्रक्रिया अपरिवर्तनीय असतात आणि फोटोलिथोग्राफी ही काही प्रक्रियांपैकी एक आहे ज्यावर पुन्हा काम केले जाऊ शकते.
तीन फोटोमास्क आणि फोटोरेसिस्ट साहित्य
३.१ फोटोमास्क
फोटोमास्क, ज्याला फोटोलिथोग्राफी मास्क देखील म्हणतात, हे इंटिग्रेटेड सर्किट वेफर मॅन्युफॅक्चरिंगच्या फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेमध्ये वापरले जाणारे मास्टर आहे.
फोटोमास्क निर्मिती प्रक्रिया म्हणजे इंटिग्रेटेड सर्किट डिझाईन अभियंत्यांनी डिझाइन केलेले वेफर उत्पादनासाठी आवश्यक असलेल्या मूळ लेआउट डेटाचे डेटा फॉरमॅटमध्ये रूपांतरित करणे जे लेझर पॅटर्न जनरेटर किंवा इलेक्ट्रॉन बीम एक्सपोजर उपकरणांद्वारे मास्क डेटा प्रक्रियेद्वारे ओळखले जाऊ शकते, जेणेकरून ते उघड केले जाऊ शकते. फोटोमास्क सब्सट्रेट मटेरियलवरील वरील उपकरणे प्रकाशसंवेदनशील सामग्रीसह लेपित आहेत; नंतर सब्सट्रेट मटेरिअलवर पॅटर्न फिक्स करण्यासाठी डेव्हलपमेंट आणि एचिंग सारख्या प्रक्रियांच्या मालिकेद्वारे त्यावर प्रक्रिया केली जाते; शेवटी, त्याची तपासणी केली जाते, दुरुस्त केली जाते, साफ केली जाते आणि मास्क उत्पादन तयार करण्यासाठी फिल्म-लॅमिनेटेड केले जाते आणि वापरासाठी एकात्मिक सर्किट निर्मात्याकडे वितरित केले जाते.
३.२ फोटोरेसिस्ट
फोटोरेसिस्ट, ज्याला फोटोरेसिस्ट देखील म्हणतात, ही एक प्रकाशसंवेदनशील सामग्री आहे. त्यातील प्रकाशसंवेदनशील घटक प्रकाशाच्या विकिरणाखाली रासायनिक बदल घडवून आणतील, ज्यामुळे विघटन दरात बदल होईल. मुखवटावरील नमुना वेफरसारख्या सब्सट्रेटमध्ये हस्तांतरित करणे हे त्याचे मुख्य कार्य आहे.
फोटोरेसिस्टचे कार्य तत्त्व: प्रथम, फोटोरेसिस्टला सब्सट्रेटवर लेपित केले जाते आणि सॉल्व्हेंट काढून टाकण्यासाठी प्री-बेक केले जाते;
दुसरे म्हणजे, मुखवटा प्रकाशाच्या संपर्कात येतो, ज्यामुळे उघडलेल्या भागातील प्रकाशसंवेदनशील घटक रासायनिक अभिक्रियातून जातात;
नंतर, एक पोस्ट-एक्सपोजर बेक केले जाते;
शेवटी, फोटोरेसिस्ट अर्धवट विकासाद्वारे विरघळला जातो (सकारात्मक फोटोरेसिस्टसाठी, उघड क्षेत्र विरघळले जाते; नकारात्मक फोटोरेसिस्टसाठी, उघड नसलेले क्षेत्र विरघळले जाते), ज्यामुळे मास्कपासून सब्सट्रेटमध्ये एकात्मिक सर्किट पॅटर्नचे हस्तांतरण लक्षात येते.
फोटोरेसिस्टच्या घटकांमध्ये प्रामुख्याने फिल्म-फॉर्मिंग राळ, प्रकाशसंवेदनशील घटक, ट्रेस ॲडिटीव्ह आणि सॉल्व्हेंट यांचा समावेश होतो.
त्यापैकी, फिल्म-फॉर्मिंग राळ यांत्रिक गुणधर्म आणि कोरीव प्रतिकार प्रदान करण्यासाठी वापरली जाते; प्रकाशसंवेदनशील घटक प्रकाशाखाली रासायनिक बदल घडवून आणतो, ज्यामुळे विघटन दरात बदल होतो;
ट्रेस ऍडिटीव्हमध्ये रंग, चिकटपणा वाढवणारे इत्यादींचा समावेश आहे, ज्याचा उपयोग फोटोरेसिस्टची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी केला जातो; घटक विरघळण्यासाठी आणि समान रीतीने मिसळण्यासाठी सॉल्व्हेंट्सचा वापर केला जातो.
सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरात असलेले फोटोरेसिस्ट हे फोटोरसायनिक अभिक्रिया यंत्रणेनुसार पारंपारिक फोटोरेसिस्ट आणि रासायनिकदृष्ट्या वाढवलेले फोटोरेसिस्टमध्ये विभागले जाऊ शकतात आणि अल्ट्राव्हायोलेट, डीप अल्ट्राव्हायोलेट, एक्स्ट्रीम अल्ट्राव्हायोलेट, इलेक्ट्रॉन बीम, आयन बीम आणि एक्स-रे फोटोरेसिस्टमध्ये देखील विभागले जाऊ शकतात. प्रकाशसंवेदनशीलता तरंगलांबी.
चार फोटोलिथोग्राफी उपकरणे
फोटोलिथोग्राफी तंत्रज्ञान संपर्क/प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफी, ऑप्टिकल प्रोजेक्शन लिथोग्राफी, स्टेप-अँड-रिपीट लिथोग्राफी, स्कॅनिंग लिथोग्राफी, विसर्जन लिथोग्राफी आणि EUV लिथोग्राफीच्या विकास प्रक्रियेतून गेले आहे.
4.1 संपर्क/प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफी मशीन
कॉन्टॅक्ट लिथोग्राफी तंत्रज्ञान 1960 मध्ये दिसू लागले आणि 1970 मध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले. लघु-स्तरीय एकात्मिक सर्किट्सच्या युगातील ही मुख्य लिथोग्राफी पद्धत होती आणि मुख्यतः 5μm पेक्षा जास्त वैशिष्ट्यपूर्ण आकारांसह एकात्मिक सर्किट तयार करण्यासाठी वापरली जात होती.
कॉन्टॅक्ट/प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफी मशीनमध्ये, वेफर सहसा मॅन्युअली नियंत्रित आडव्या स्थितीवर आणि फिरत्या वर्कटेबलवर ठेवले जाते. ऑपरेटर मास्क आणि वेफरची स्थिती एकाच वेळी पाहण्यासाठी स्वतंत्र फील्ड मायक्रोस्कोप वापरतो आणि मुखवटा आणि वेफर संरेखित करण्यासाठी वर्कटेबलची स्थिती व्यक्तिचलितपणे नियंत्रित करतो. वेफर आणि मास्क संरेखित केल्यानंतर, दोन्ही एकत्र दाबले जातील जेणेकरून मुखवटा वेफरच्या पृष्ठभागावरील फोटोरेसिस्टच्या थेट संपर्कात असेल.
मायक्रोस्कोपचे उद्दिष्ट काढून टाकल्यानंतर, दाबलेले वेफर आणि मास्क एक्सपोजर टेबलवर एक्सपोजरसाठी हलवले जातात. पारा दिव्याद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश एका लेन्सद्वारे मुखवटाच्या समांतर आणि समांतर असतो. मुखवटा वेफरवरील फोटोरेसिस्ट लेयरच्या थेट संपर्कात असल्याने, एक्सपोजरनंतर मुखवटा नमुना 1:1 च्या प्रमाणात फोटोरेसिस्ट लेयरमध्ये हस्तांतरित केला जातो.
कॉन्टॅक्ट लिथोग्राफी उपकरणे ही सर्वात सोपी आणि सर्वात किफायतशीर ऑप्टिकल लिथोग्राफी उपकरणे आहेत आणि सब-मायक्रॉन वैशिष्ट्य आकाराच्या ग्राफिक्सचे प्रदर्शन साध्य करू शकतात, म्हणून ते अजूनही लहान-बॅच उत्पादन निर्मिती आणि प्रयोगशाळा संशोधनात वापरले जाते. मोठ्या प्रमाणात एकात्मिक सर्किट उत्पादनामध्ये, मुखवटा आणि वेफर यांच्यातील थेट संपर्कामुळे लिथोग्राफीच्या खर्चात होणारी वाढ टाळण्यासाठी प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफी तंत्रज्ञान सुरू करण्यात आले.
प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफीचा वापर 1970 च्या दशकात स्मॉल-स्केल इंटिग्रेटेड सर्किट्स आणि मध्यम-स्केल इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या सुरुवातीच्या काळात मोठ्या प्रमाणावर केला गेला. कॉन्टॅक्ट लिथोग्राफीच्या विपरीत, प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफीमधील मुखवटा वेफरवरील फोटोरेसिस्टच्या थेट संपर्कात नाही, परंतु नायट्रोजनने भरलेले अंतर बाकी आहे. मास्क नायट्रोजनवर तरंगतो आणि मास्क आणि वेफरमधील अंतराचा आकार नायट्रोजन दाबाने निर्धारित केला जातो.
प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफीमध्ये वेफर आणि मास्कचा थेट संपर्क नसल्यामुळे, लिथोग्राफी प्रक्रियेदरम्यान येणारे दोष कमी होतात, ज्यामुळे मास्कचे नुकसान कमी होते आणि वेफरचे उत्पादन सुधारते. प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफीमध्ये, वेफर आणि मास्कमधील अंतर वेफरला फ्रेस्नेल डिफ्रॅक्शन क्षेत्रामध्ये ठेवते. विवर्तनाची उपस्थिती प्रॉक्सिमिटी लिथोग्राफी उपकरणांच्या रिझोल्यूशनच्या पुढील सुधारणेस मर्यादित करते, म्हणून हे तंत्रज्ञान प्रामुख्याने 3μm वरील वैशिष्ट्यांच्या आकारांसह एकात्मिक सर्किट्सच्या उत्पादनासाठी योग्य आहे.
4.2 स्टेपर आणि रिपीटर
स्टेपर हे वेफर लिथोग्राफीच्या इतिहासातील सर्वात महत्वाचे उपकरणांपैकी एक आहे, ज्याने उप-मायक्रॉन लिथोग्राफी प्रक्रियेला मोठ्या प्रमाणात उत्पादनात प्रोत्साहन दिले आहे. मास्कवरील पॅटर्न वेफरमध्ये हस्तांतरित करण्यासाठी स्टेपर 22mm × 22mm चे ठराविक स्टॅटिक एक्सपोजर फील्ड आणि 5:1 किंवा 4:1 च्या रिडक्शन रेशोसह ऑप्टिकल प्रोजेक्शन लेन्स वापरतो.
स्टेप-अँड-रिपीट लिथोग्राफी मशीन सामान्यत: एक्सपोजर सबसिस्टम, वर्कपीस स्टेज सबसिस्टम, मास्क स्टेज सबसिस्टम, फोकस/लेव्हलिंग सबसिस्टम, अलाइनमेंट सबसिस्टम, मुख्य फ्रेम सबसिस्टम, वेफर ट्रान्सफर सबसिस्टम, मास्क ट्रान्सफर सबसिस्टम बनलेली असते. , एक इलेक्ट्रॉनिक उपप्रणाली आणि एक सॉफ्टवेअर उपप्रणाली.
चरण-आणि-पुनरावृत्ती लिथोग्राफी मशीनची विशिष्ट कार्य प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:
प्रथम, फोटोरेसिस्टसह लेपित वेफर वेफर ट्रान्सफर सबसिस्टम वापरून वर्कपीस टेबलवर हस्तांतरित केले जाते आणि मास्क ट्रान्सफर सबसिस्टम वापरून मास्क टेबलवर हस्तांतरित केले जाते;
त्यानंतर, प्रणाली फोकसिंग/लेव्हलिंग उपप्रणालीचा वापर करून वर्कपीस स्टेजवरील वेफरवर मल्टी-पॉइंट उंची मोजमाप करण्यासाठी वेफरच्या पृष्ठभागाची उंची आणि झुकाव कोन यासारखी माहिती मिळवते, जेणेकरून एक्सपोजर क्षेत्र एक्सपोजर प्रक्रियेदरम्यान वेफर नेहमी प्रोजेक्शन उद्दिष्टाच्या फोकल खोलीत नियंत्रित केले जाऊ शकते;त्यानंतर, प्रणाली मास्क आणि वेफर संरेखित करण्यासाठी संरेखन उपप्रणाली वापरते जेणेकरून एक्सपोजर प्रक्रियेदरम्यान मुखवटा प्रतिमा आणि वेफर पॅटर्न हस्तांतरणाची स्थिती अचूकता नेहमी आच्छादन आवश्यकतांमध्ये असते.
शेवटी, पॅटर्न ट्रान्सफर फंक्शन लक्षात येण्यासाठी संपूर्ण वेफर पृष्ठभागाची चरण-आणि-एक्सपोजर क्रिया निर्धारित मार्गानुसार पूर्ण केली जाते.
त्यानंतरचे स्टेपर आणि स्कॅनर लिथोग्राफी मशीन वरील मूलभूत कार्य प्रक्रियेवर आधारित आहे, स्टेपिंग → स्कॅनिंग → एक्सपोजर → एक्सपोजर आणि फोकसिंग/लेव्हलिंग → अलाइनमेंट → मापन (फोकसिंग/लेव्हलिंग → अलाइनमेंट) आणि स्कॅनिंगसाठी दुहेरी-स्टेज मॉडेलवर एक्सपोजर सुधारते. समांतर एक्सपोजर.
स्टेप-अँड-स्कॅन लिथोग्राफी मशीनच्या तुलनेत, स्टेप-अँड-रिपीट लिथोग्राफी मशीनला मास्क आणि वेफरचे सिंक्रोनस रिव्हर्स स्कॅनिंग साध्य करण्याची आवश्यकता नाही आणि स्कॅनिंग मास्क टेबल आणि सिंक्रोनस स्कॅनिंग कंट्रोल सिस्टमची आवश्यकता नाही. म्हणून, रचना तुलनेने सोपी आहे, किंमत तुलनेने कमी आहे आणि ऑपरेशन विश्वसनीय आहे.
IC तंत्रज्ञानाने 0.25μm मध्ये प्रवेश केल्यानंतर, एक्सपोजर फील्ड आकार आणि एक्सपोजर एकरूपता स्कॅनिंगमध्ये स्टेप-आणि-स्कॅन लिथोग्राफीच्या फायद्यांमुळे स्टेप-आणि-रिपीट लिथोग्राफीचा वापर कमी होऊ लागला. सध्या, Nikon द्वारे प्रदान केलेल्या नवीनतम स्टेप-अँड-रिपीट लिथोग्राफीमध्ये स्टॅटिक एक्सपोजर फील्ड स्टेप-अँड-स्कॅन लिथोग्राफीइतके मोठे आहे आणि अत्यंत उच्च उत्पादन कार्यक्षमतेसह, प्रति तास 200 पेक्षा जास्त वेफर्सवर प्रक्रिया करू शकते. या प्रकारच्या लिथोग्राफी मशीनचा वापर सध्या प्रामुख्याने नॉन-क्रिटिकल आयसी लेयरच्या निर्मितीसाठी केला जातो.
4.3 स्टेपर स्कॅनर
स्टेप-अँड-स्कॅन लिथोग्राफीचा वापर 1990 च्या दशकात सुरू झाला. भिन्न एक्सपोजर प्रकाश स्रोत कॉन्फिगर करून, स्टेप-अँड-स्कॅन तंत्रज्ञान 365nm, 248nm, 193nm विसर्जनापासून EUV लिथोग्राफीपर्यंत वेगवेगळ्या प्रक्रिया तंत्रज्ञान नोड्सला समर्थन देऊ शकते. स्टेप-अँड-रिपीट लिथोग्राफीच्या विपरीत, स्टेप-अँड-स्कॅन लिथोग्राफीचे सिंगल-फील्ड एक्सपोजर डायनॅमिक स्कॅनिंगचा अवलंब करते, म्हणजेच मास्क प्लेट वेफरच्या सापेक्ष स्कॅनिंग हालचाली समकालिकपणे पूर्ण करते; वर्तमान फील्ड एक्सपोजर पूर्ण झाल्यानंतर, वेफर वर्कपीस स्टेजद्वारे वाहून नेले जाते आणि पुढील स्कॅनिंग फील्ड पोझिशनवर जाते आणि वारंवार एक्सपोजर चालू राहते; संपूर्ण वेफरची सर्व फील्ड समोर येईपर्यंत स्टेप-अँड-स्कॅन एक्सपोजरची अनेक वेळा पुनरावृत्ती करा.
विविध प्रकारचे प्रकाश स्रोत (जसे की i-line, KrF, ArF) कॉन्फिगर करून, स्टेपर-स्कॅनर सेमीकंडक्टर फ्रंट-एंड प्रक्रियेच्या जवळजवळ सर्व तंत्रज्ञान नोड्सना समर्थन देऊ शकतो. ठराविक सिलिकॉन-आधारित CMOS प्रक्रियांनी 0.18μm नोडपासून मोठ्या प्रमाणात स्टेपर-स्कॅनर स्वीकारले आहेत; अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट (EUV) लिथोग्राफी मशीन सध्या 7nm पेक्षा कमी प्रक्रिया नोड्समध्ये वापरल्या जातात स्टेपर-स्कॅनिंग देखील वापरतात. आंशिक अनुकूली बदल केल्यानंतर, स्टेपर-स्कॅनर अनेक नॉन-सिलिकॉन-आधारित प्रक्रिया जसे की एमईएमएस, पॉवर डिव्हाइसेस आणि आरएफ उपकरणांच्या संशोधन आणि विकास आणि उत्पादनास समर्थन देऊ शकतो.
स्टेप-अँड-स्कॅन प्रोजेक्शन लिथोग्राफी मशीनच्या मुख्य उत्पादकांमध्ये ASML (नेदरलँड), निकॉन (जपान), कॅनन (जपान) आणि SMEE (चीन) यांचा समावेश आहे. ASML ने 2001 मध्ये स्टेप-अँड-स्कॅन लिथोग्राफी मशीनची TWINSCAN मालिका लाँच केली. हे ड्युअल-स्टेज सिस्टम आर्किटेक्चरचा अवलंब करते, जे उपकरणांच्या आउटपुट दरात प्रभावीपणे सुधारणा करू शकते आणि सर्वात जास्त वापरले जाणारे हाय-एंड लिथोग्राफी मशीन बनले आहे.
4.4 विसर्जन लिथोग्राफी
रेले फॉर्म्युलावरून हे लक्षात येते की, जेव्हा एक्सपोजर तरंगलांबी अपरिवर्तित राहते, तेव्हा इमेजिंग रिझोल्यूशनमध्ये आणखी सुधारणा करण्याचा एक प्रभावी मार्ग म्हणजे इमेजिंग सिस्टमचे संख्यात्मक छिद्र वाढवणे. 45nm आणि त्याहून अधिकच्या इमेजिंग रिझोल्यूशनसाठी, ArF ड्राय एक्सपोजर पद्धत यापुढे आवश्यकता पूर्ण करू शकत नाही (कारण ती 65nm च्या कमाल इमेजिंग रिझोल्यूशनला समर्थन देते), म्हणून विसर्जन लिथोग्राफी पद्धत सादर करणे आवश्यक आहे. पारंपारिक लिथोग्राफी तंत्रज्ञानामध्ये, लेन्स आणि फोटोरेसिस्टमधील माध्यम हवा असते, तर विसर्जन लिथोग्राफी तंत्रज्ञान हवेच्या माध्यमाच्या जागी द्रव (सामान्यतः 1.44 च्या अपवर्तक निर्देशांकासह अल्ट्राप्युअर वॉटर) बदलते.
खरं तर, विसर्जन लिथोग्राफी तंत्रज्ञान रिझोल्यूशन सुधारण्यासाठी द्रव माध्यमातून प्रकाश गेल्यानंतर प्रकाश स्रोताची तरंगलांबी कमी करते आणि शॉर्टनिंग रेशो म्हणजे द्रव माध्यमाचा अपवर्तक निर्देशांक. जरी विसर्जन लिथोग्राफी मशीन हे स्टेप-अँड-स्कॅन लिथोग्राफी मशीनचे एक प्रकार आहे, आणि त्याचे उपकरण प्रणाली सोल्यूशन बदललेले नाही, हे मुख्य तंत्रज्ञानाच्या परिचयामुळे एआरएफ स्टेप-अँड-स्कॅन लिथोग्राफी मशीनमध्ये बदल आणि विस्तार आहे. विसर्जन करण्यासाठी.
विसर्जन लिथोग्राफीचा फायदा असा आहे की, सिस्टमच्या संख्यात्मक छिद्रात वाढ झाल्यामुळे, स्टेपर-स्कॅनर लिथोग्राफी मशीनची इमेजिंग रिझोल्यूशन क्षमता सुधारली आहे, जी 45nm पेक्षा कमी इमेजिंग रिझोल्यूशनची प्रक्रिया आवश्यकता पूर्ण करू शकते.
विसर्जन लिथोग्राफी मशीन अजूनही एआरएफ प्रकाश स्रोत वापरत असल्याने, प्रक्रियेच्या सातत्याची हमी दिली जाते, ज्यामुळे प्रकाश स्रोत, उपकरणे आणि प्रक्रियेचा R&D खर्च वाचतो. या आधारावर, एकाधिक ग्राफिक्स आणि संगणकीय लिथोग्राफी तंत्रज्ञानासह एकत्रितपणे, विसर्जन लिथोग्राफी मशीन 22nm आणि त्याहून कमी प्रक्रियेच्या नोड्सवर वापरली जाऊ शकते. EUV लिथोग्राफी मशीन अधिकृतपणे मोठ्या प्रमाणात उत्पादनात आणण्यापूर्वी, विसर्जन लिथोग्राफी मशीनचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जात होता आणि 7nm नोडच्या प्रक्रियेच्या आवश्यकता पूर्ण करू शकत होता. तथापि, विसर्जन द्रव परिचयामुळे, उपकरणांची अभियांत्रिकी अडचण लक्षणीय वाढली आहे.
त्याच्या प्रमुख तंत्रज्ञानामध्ये विसर्जन द्रव पुरवठा आणि पुनर्प्राप्ती तंत्रज्ञान, विसर्जन द्रव क्षेत्र देखभाल तंत्रज्ञान, विसर्जन लिथोग्राफी प्रदूषण आणि दोष नियंत्रण तंत्रज्ञान, अल्ट्रा-लार्ज संख्यात्मक छिद्र विसर्जन प्रोजेक्शन लेन्सचा विकास आणि देखभाल आणि विसर्जन परिस्थितीत इमेजिंग गुणवत्ता शोध तंत्रज्ञान यांचा समावेश आहे.
सध्या, व्यावसायिक ArFi स्टेप-अँड-स्कॅन लिथोग्राफी मशीन्स प्रामुख्याने नेदरलँड्सच्या ASML आणि जपानच्या Nikon या दोन कंपन्यांद्वारे पुरवल्या जातात. त्यापैकी, एकाच ASML NXT1980 Di ची किंमत सुमारे 80 दशलक्ष युरो आहे.
4.4 अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट लिथोग्राफी मशीन
फोटोलिथोग्राफीचे रिझोल्यूशन सुधारण्यासाठी, एक्सायमर प्रकाश स्रोत स्वीकारल्यानंतर एक्सपोजर तरंगलांबी आणखी कमी केली जाते आणि एक्सपोजर प्रकाश स्रोत म्हणून 10 ते 14 एनएम तरंगलांबी असलेला अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश सादर केला जातो. अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाशाची तरंगलांबी अत्यंत लहान असते आणि वापरता येणारी परावर्तक ऑप्टिकल प्रणाली सहसा बहुस्तरीय फिल्म रिफ्लेक्टर जसे की Mo/Si किंवा Mo/Be बनलेली असते.
त्यापैकी, 13.0 ते 13.5nm तरंगलांबी श्रेणीतील Mo/Si मल्टीलेयर फिल्मची सैद्धांतिक कमाल परावर्तकता सुमारे 70% आहे, आणि 11.1nm च्या लहान तरंगलांबीवरील Mo/Be मल्टीलेयर फिल्मची सैद्धांतिक कमाल परावर्तकता सुमारे 80% आहे. Mo/Be मल्टीलेअर फिल्म रिफ्लेक्टर्सची परावर्तकता जास्त असली तरी, Be हे अत्यंत विषारी आहे, त्यामुळे EUV लिथोग्राफी तंत्रज्ञान विकसित करताना अशा सामग्रीवरील संशोधन सोडून देण्यात आले.सध्याचे EUV लिथोग्राफी तंत्रज्ञान Mo/Si मल्टीलेयर फिल्म वापरते, आणि त्याची एक्सपोजर तरंगलांबी देखील 13.5nm असल्याचे निर्धारित केले जाते.
मुख्य प्रवाहातील अतिनील प्रकाश स्रोत लेसर-उत्पादित प्लाझ्मा (LPP) तंत्रज्ञान वापरतो, जे प्रकाश उत्सर्जित करण्यासाठी गरम-वितळलेल्या Sn प्लाझ्माला उत्तेजित करण्यासाठी उच्च-तीव्रतेचे लेसर वापरतात. बऱ्याच काळापासून, प्रकाश स्रोताची उर्जा आणि उपलब्धता ही EUV लिथोग्राफी मशीनच्या कार्यक्षमतेला प्रतिबंधित करणारे अडथळे आहेत. मास्टर ऑसिलेटर पॉवर ॲम्प्लिफायर, प्रेडिक्टिव प्लाझ्मा (पीपी) तंत्रज्ञान आणि इन-सिटू कलेक्शन मिरर क्लीनिंग तंत्रज्ञानाद्वारे, EUV प्रकाश स्रोतांची शक्ती आणि स्थिरता मोठ्या प्रमाणात सुधारली गेली आहे.
EUV लिथोग्राफी मशीन प्रामुख्याने प्रकाश स्रोत, प्रकाश, वस्तुनिष्ठ लेन्स, वर्कपीस स्टेज, मास्क स्टेज, वेफर अलाइनमेंट, फोकसिंग/लेव्हलिंग, मास्क ट्रान्समिशन, वेफर ट्रान्समिशन आणि व्हॅक्यूम फ्रेम यासारख्या उपप्रणालींनी बनलेले आहे. मल्टी-लेयर कोटेड रिफ्लेक्टरने बनलेल्या प्रदीपन प्रणालीमधून गेल्यानंतर, परावर्तक मास्कवर अत्यंत अतिनील प्रकाश विकिरणित केला जातो. मास्कद्वारे परावर्तित होणारा प्रकाश परावर्तकांच्या मालिकेने बनलेल्या ऑप्टिकल एकूण प्रतिबिंब इमेजिंग सिस्टममध्ये प्रवेश करतो आणि शेवटी मुखवटाची परावर्तित प्रतिमा व्हॅक्यूम वातावरणात वेफरच्या पृष्ठभागावर प्रक्षेपित केली जाते.
EUV लिथोग्राफी मशीनचे एक्सपोजर फील्ड ऑफ व्ह्यू आणि इमेजिंग फील्ड दोन्ही चाप-आकाराचे आहेत आणि आउटपुट रेट सुधारण्यासाठी पूर्ण वेफर एक्सपोजर प्राप्त करण्यासाठी चरण-दर-चरण स्कॅनिंग पद्धत वापरली जाते. ASML ची सर्वात प्रगत NXE मालिका EUV लिथोग्राफी मशीन 13.5nm च्या तरंगलांबीसह एक्सपोजर प्रकाश स्रोत वापरते, एक परावर्तक मुखवटा (6° तिरकस घटना), 6-मिरर स्ट्रक्चर (NA=0.33) सह 4x रिडक्शन रिफ्लेक्टिव प्रोजेक्शन ऑब्जेक्टिव्ह सिस्टम, a. 26 मिमी × 33 मिमी दृश्याचे स्कॅनिंग क्षेत्र आणि व्हॅक्यूम एक्सपोजर वातावरण.
विसर्जन लिथोग्राफी मशीनच्या तुलनेत, अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश स्रोत वापरून EUV लिथोग्राफी मशीनचे सिंगल एक्सपोजर रिझोल्यूशन खूप सुधारले गेले आहे, जे उच्च-रिझोल्यूशन ग्राफिक्स तयार करण्यासाठी एकाधिक फोटोलिथोग्राफीसाठी आवश्यक जटिल प्रक्रिया प्रभावीपणे टाळू शकते. सध्या, NXE 3400B लिथोग्राफी मशीनचे एकल एक्सपोजर रिझोल्यूशन 0.33 च्या अंकीय छिद्रासह 13nm पर्यंत पोहोचते आणि आउटपुट दर 125 तुकडे/ताशी पोहोचतो.
मूरच्या कायद्याच्या पुढील विस्ताराच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, भविष्यात, 0.5 अंकीय छिद्र असलेली EUV लिथोग्राफी मशीन 0.25 पट/0.125 पट असममित विस्तार वापरून, मध्यवर्ती प्रकाश ब्लॉकिंगसह प्रोजेक्शन ऑब्जेक्टिव्ह सिस्टमचा अवलंब करतील. स्कॅनिंग एक्सपोजर फील्ड ऑफ व्ह्यू 26m × 33mm वरून 26mm × पर्यंत कमी केले जाईल 16.5mm, आणि सिंगल एक्सपोजर रिझोल्यूशन 8nm च्या खाली पोहोचू शकते.
———————————————————————————————————————————————————— ———————————
सेमिसेरा देऊ शकतातग्रेफाइट भाग, मऊ/कठोर वाटले, सिलिकॉन कार्बाइड भाग, CVD सिलिकॉन कार्बाइड भाग, आणिSiC/TaC लेपित भाग30 दिवसात पूर्ण सेमीकंडक्टर प्रक्रियेसह.
तुम्हाला वरील सेमीकंडक्टर उत्पादनांमध्ये स्वारस्य असल्यास,कृपया प्रथमच आमच्याशी संपर्क साधण्यास अजिबात संकोच करू नका.
दूरध्वनी: +८६-१३३७३८८९६८३
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-31-2024