Cyflwyniad i Dechnoleg Ffotolithograffeg
Datblygiad Hanes Technoleg Ffotolithograffeg
Ers i Jack S. Kilby ddyfeisio cylched integredig cyntaf y byd ar 12 Medi, 1958, mae cylchedau integredig wedi profi datblygiad cyflym am fwy na 50 mlynedd. Lleiafswm lled y llinell bellach yw rhwng 20 a 30nm. amser, mynd i mewn i'r ystod submicron dwfn. Mae technoleg ffotolithograffeg, un o'r technolegau allweddol, hefyd wedi esblygu o'r defnydd cychwynnol o lensys chwyddo tebyg i'r rhai mewn offer ffotograffig i agoriad rhifiadol uchel math trochi 1.35 heddiw, sydd â'r gallu i reoli ac addasu ansawdd delweddu yn awtomatig, gyda diamedr. o fwy na hanner metr a phwysau o hanner tunnell. set lens enfawr. Swyddogaeth ffotolithograffeg yw argraffu patrymau cylched lled-ddargludyddion ar wafferi silicon fesul haen. Daw ei syniad o'r dechnoleg argraffu hirsefydlog. Y gwahaniaeth yw bod argraffu yn cofnodi gwybodaeth trwy ddefnyddio inc i gynhyrchu newidiadau mewn adlewyrchedd golau ar bapur. , tra bod ffotolithograffeg yn defnyddio adwaith ffotocemegol o olau a sylweddau sy'n sensitif i olau i gyflawni newidiadau mewn cyferbyniad.
Daeth technoleg argraffu i'r amlwg gyntaf yn y Brenhinllin Han hwyr yn Tsieina. Fwy na 800 mlynedd yn ddiweddarach, gwnaeth Bi Sheng o'r Brenhinllin Song welliannau chwyldroadol a thrawsnewid argraffu bloc sefydlog yn argraffu math symudol, a ddatblygodd yn gyflym wedyn. Y dyddiau hyn, mae technoleg phototypesetting laser wedi'i ddatblygu. Dechreuodd "ffotolithograffeg" yn yr ystyr presennol gydag ymdrechion Alois Senefedler ym 1798. Pan geisiodd gyhoeddi ei lyfr ym Munich, yr Almaen, darganfu pe bai'n defnyddio pensil olew i dynnu lluniau ar galchfaen mandyllog a gwlychu'r ardaloedd heb eu tynnu â dŵr. , dim ond Gludwch lle gwnaethoch chi dynnu llun gyda phensil fyddai'r inc. Gelwir y dechneg hon yn Lithograffeg, neu dynnu ar garreg. Lithograffeg oedd rhagflaenydd aml-gofrestru modern.
Dulliau sylfaenol o ffotolithograffeg
Er bod rhai tebygrwydd, mae ffotolithograffeg mewn cylchedau integredig yn defnyddio golau yn lle inc, ac mae'r ardaloedd ag inc a heb inc yn dod yn ardaloedd â golau a heb olau ar y mwgwd. Yn y diwydiant gweithgynhyrchu cylched integredig, gelwir lithograffeg hefyd yn ffotolithograffeg, neu lithograffeg. Yn union fel y mae inc sy'n seiliedig ar olew yn cael ei ddyddodi'n ddetholus ar galchfaen, dim ond yr ardaloedd tryloyw ar y mwgwd y gall golau basio, ac mae'r golau rhagamcanol yn cael ei gofnodi ar ddeunydd sy'n sensitif i olau o'r enw photoresist. Dangosir diagram sgematig syml o'r broses ffotolithograffeg yn Ffigur 7.1.
Oherwydd bod y ffotoresist yn newid yn y gyfradd diddymu yn y datblygwr ar ôl dod i gysylltiad â golau uwchfioled (UV), trosglwyddir y patrwm ar y mwgwd i'r haen ffotoresist ar ben y wafer silicon. Gall yr ardaloedd a gwmpesir gan y photoresist gyflawni trosglwyddiad pellach o'r patrwm mwgwd trwy atal prosesu pellach (fel ysgythru neu fewnblannu ïon).
Ers 1960, gellir rhannu technoleg ffotolithograffeg yn y tri math canlynol: amlygiad cyswllt, amlygiad agosrwydd ac amlygiad rhagamcaniad. Yr un cynharaf oedd cyswllt neu amlygiad o agosrwydd, sef prif ffrwd gweithgynhyrchu tan ganol y{1}fed ganrif. Ar gyfer amlygiad cyswllt, gan nad oes bwlch yn ddamcaniaethol rhwng y mwgwd a phen y wafer silicon, nid yw datrysiad yn broblem. Fodd bynnag, gan y bydd cyswllt yn achosi diffygion oherwydd gwisgo'r mwgwd a'r ffotoresydd, o'r diwedd dewisodd pobl amlygiad agosrwydd. Wrth gwrs, mewn amlygiad agosrwydd, er bod diffygion yn cael eu hosgoi, mae datrysiad amlygiad agosrwydd yn gyfyngedig i 3μm neu fwy oherwydd presenoldeb bylchau a gwasgariad golau. Y terfyn damcaniaethol o ddatrysiad amlygiad agosrwydd yw
Yn eu plith,
k cynrychioli paramedrau'r photoresist, fel arfer rhwng 1 a 2;
Mae CD yn cynrychioli'r maint lleiaf, hynny yw, y dimensiwn critigol, sydd fel arfer yn cyfateb i'r lled llinell cyfnod gofodol lleiaf y gellir ei ddatrys;
Mae λ yn cyfeirio at y donfedd amlygiad;
g cynrychioli'r pellter o'r mwgwd i'r bwlch ar yr wyneb ffotoresist (g=0 yn cyfateb i amlygiad cyswllt)
Gan fod g fel arfer yn fwy na 10 μm (wedi'i gyfyngu gan fflatrwydd wyneb y mwgwd a'r wafer silicon), mae'r cydraniad yn gyfyngedig iawn, fel 3μm ar gyfer tonfedd goleuo 450nm. Gall amlygiad cyswllt gyrraedd 0.7μm.
Er mwyn goresgyn anawsterau deuol diffygion a datrysiad, cynigiwyd cynllun datguddio rhagamcan, lle mae'r mwgwd a'r wafer silicon yn cael eu gwahanu gan fwy na sawl centimetr. Defnyddir lensys optegol i ddelweddu'r lens patrwm ar y mwgwd ar y wafer silicon. Wrth i ofynion y farchnad am feintiau sglodion mwy a rheolaeth llymach ar unffurfiaeth lled llinell, mae amlygiad rhagamcaniad hefyd wedi esblygu'n raddol o'r gwreiddiol
amlygiad afrlladen silicon llawn i amlygiad sganio wafferi silicon llawn (gweler Ffigur 7.2 (a))
amlygiad cam-ac-ailadrodd (gweler Ffigur 7.2 (b))
amlygiad cam-a-sgan (gweler Ffigur 7.2 (c))
Mae gan y dull datguddio 1:1 wafer silicon cyfan strwythur syml ac nid oes angen monocromatigrwydd golau uchel. Fodd bynnag, wrth i faint y sglodion a maint y wafer silicon ddod yn fwy ac yn fwy, a lled y llinell yn dod yn fanach ac yn fwy manwl, ni all y system optegol daflunio'r patrwm ar y wafer silicon cyfan ar un adeg heb effeithio ar ansawdd y ddelwedd, ac mae amlygiad bloc yn dod yn anochel. .
Un o'r dulliau datguddio bloc yw'r dull sganio wafferi silicon cyfan, fel y dangosir yn Ffigur 7.2 (a). Mae'r dull hwn yn sganio ac yn datgelu'r patrwm ar y mwgwd yn barhaus i'r wafer silicon trwy faes golygfa siâp arc. Mae'r system yn defnyddio dau ddrych sfferig gyda'r un echel optegol, ac mae eu radiws crymedd a'u pellter gosod yn cael eu pennu gan y gofyniad dim aberration.
Fodd bynnag, wrth i faint y sglodion a maint y wafer silicon ddod yn fwy ac yn fwy, a lled y llinell yn dod yn fwy mân ac yn fwy manwl, mae amlygiad 1x yn ei gwneud hi'n fwyfwy anodd gwneud y mwgwd gyda chywirdeb cynhyrchu patrwm uchel a chywirdeb lleoliad.
Felly, ar ddiwedd y 1970au, daeth chwyddhad llai, peiriant datguddio bloc i fodolaeth. Mae'r patrwm sglodion yn agored i'r wafer silicon fesul un, fel y dangosir yn Ffigur 7.2 (b). Felly, gelwir y system amlygiad hon gyda chwyddiad llai yn system cam-ac-ailadrodd neu stepiwr.
Fodd bynnag, wrth i faint y sglodion a maint y wafer silicon ddod yn fwy a bod y rheolaeth lled llinell yn dod yn fwy llym, ni all hyd yn oed galluoedd technegol y stepiwr ddiwallu'r anghenion. Arweiniodd datrys y gwrth-ddweud rhwng y galw hwn a thechnoleg gyfredol yn uniongyrchol at enedigaeth y peiriant datguddio cam-a-sgan, fel y dangosir yn Ffigur 7.2 (c). Mae'r ddyfais hon yn hybrid sy'n cyfuno manteision y peiriant datguddio sganio wafferi llawn cynnar a'r peiriant datgelu cam-ac-ailadrodd diweddarach: mae'r mwgwd yn cael ei sganio a'i ragamcanu yn hytrach na'i ragamcanu ar unwaith, ac mae'r wafer silicon cyfan hefyd yn agored i mewn. blociau. Mae'r ddyfais hon yn trosglwyddo'r anawsterau optegol i leoliad a rheolaeth fecanyddol uchel. Mae'r ddyfais hon wedi'i defnyddio gan y diwydiant hyd heddiw, yn enwedig wrth gynhyrchu sglodion lled-ddargludyddion ar 65nm ac islaw nodau technoleg.
Y prif wneuthurwyr peiriannau lithograffeg yn y byd yw ASML yn yr Iseldiroedd, Nikon a Canon yn Japan, a chynhyrchwyr peiriannau lithograffeg maint llawn eraill, megis Ultrastepper.
Dechreuodd gweithgynhyrchu peiriannau lithograffeg sganio uwch domestig yn hwyr. Ar ôl 2002, fe'i datblygwyd yn bennaf gan Shanghai Microelectronics Equipment Co, Ltd. (SMEE). Mae peiriannau lithograffeg domestig wedi datblygu o atgyweirio peiriannau lithograffeg ail-law i ddatblygu a gweithgynhyrchu peiriannau lithograffeg yn annibynnol. Y peiriant lithograffeg mwyaf datblygedig sy'n cael ei ddatblygu ar hyn o bryd yw'r 193nm SSA600/20 (gweler Ffigur 7.3). Er bod bwlch mawr o hyd gyda lefel uwch y byd, dylid dweud bod cynnydd boddhaol wedi'i wneud. Ei agorfa rifiadol yw 0.75, y maes amlygiad safonol yw 26 × 33mm, y datrysiad yw 90nm, y cywirdeb troshaenu yw 20nm, a'r gallu cynhyrchu 300mm yw 80 darn yr awr.
Dulliau trosglwyddo delwedd eraill
Mae'n hysbys iawn mai un cyfeiriad ar gyfer datblygiad parhaus ffotolithograffeg yw lleihau'r donfedd. Fodd bynnag, mae'r ymdrech hon wedi'i rhwystro gan ffactorau megis datblygu ffotoresyddion 157nm addas, ffilmiau amddiffynnol masgiau (pelenau) a chyfaint cynhyrchu deunyddiau lens fel fflworid calsiwm (
). Fodd bynnag, yn yr 20 mlynedd diwethaf, mae pobl wedi buddsoddi llawer o ymchwil mewn ffotolithograffeg tonfedd uwchfioled eithafol (EUV). Mae'r dechnoleg hon yn defnyddio golau uwchfioled eithafol 13.5nm a allyrrir gan xenon neu blasma tun a gynhyrchir gan laserau cryf neu ollyngiadau foltedd uchel. Er bod y datrysiad uchel a ddygir gan dechnoleg EUV yn ddeniadol iawn, mae gan y dechnoleg hon lawer o anawsterau technegol hefyd, megis bod y drych yn cael ei halogi'n hawdd gan y deunydd sblash a gynhyrchir gan y pwls, mae'r golau uwchfioled eithafol yn cael ei amsugno'n hawdd (sy'n ei gwneud yn ofynnol i'r system fod yn hynod o dda). gwactod uchel a'r nifer lleiaf o lensys adlewyrchol), y gofynion llym ar gyfer y mwgwd (dim diffygion ac adlewyrchedd uchel), y fflam a achosir gan y donfedd fer, cyflymder adwaith y ffotoresydd a'r datrysiad, ac ati.
Yn ogystal â defnyddio golau traddodiadol i drosglwyddo'r patrwm mwgwd, mae pobl hefyd yn chwilio am ddulliau microlithograffeg eraill, megis pelydr-X, nanoimprint, ysgrifennu uniongyrchol trawst aml-electron, trawst electron, tafluniad pelydr ïon, ac ati.
Paramedrau system ffotolithograffeg
Tonfedd, agorfa rifiadol, mynegai plygiannol cyfrwng gofod delwedd
Soniwyd yn gynharach fod datrysiad amlygiad agosrwydd yn dirywio'n gyflym wrth i'r pellter rhwng y mwgwd a'r wafer silicon gynyddu. Yn y dull amlygiad rhagamcan, mae'r datrysiad optegol yn cael ei bennu gan y fformiwla ganlynol, hynny yw,
Yn eu plith,
cynrychioli cyfernod cyfrannol sy'n nodweddu anhawster y broses ffotolithograffeg. Yn gyffredinol,
rhwng {{0}}.25 ac 1.0. Dyma fformiwla enwog Rayleigh mewn gwirionedd. Yn ôl y fformiwla hon, mae'r cydraniad optegol yn cael ei bennu gan y donfedd λ, yr agorfa rifiadol NA, a'r rhai sy'n gysylltiedig â phroses.
. Os oes angen i chi argraffu patrwm llai, gall y dull a ddefnyddir fod ar yr un pryd i leihau'r donfedd amlygiad, cynyddu'r agorfa rifiadol, lleihau'r
gwerth, neu newidiwch un o'r ffactorau. Yn yr adran hon, byddwn yn gyntaf yn cyflwyno'r canlyniadau presennol o wella datrysiad trwy leihau'r donfedd a chynyddu'r agorfa rifiadol. Sut i wella'r datrysiad trwy leihau'r
ffactor o dan y rhagosodiad o donfedd sefydlog ac agorfa rifiadol yn cael ei drafod yn ddiweddarach.
Er y gall tonfedd fer gyflawni cydraniad uchel, rhaid ystyried nifer o baramedrau pwysig eraill sy'n ymwneud â'r ffynhonnell golau hefyd, megis dwyster luminous (disgleirdeb), lled band amledd, a chydlyniad (disgrifir cydlyniad yn fanwl yn ddiweddarach). Ar ôl sgrinio cynhwysfawr, dewiswyd y lamp mercwri pwysedd uchel fel ffynhonnell golau dibynadwy oherwydd ei disgleirdeb a llawer o linellau sbectrol miniog. Gellir dewis gwahanol donfeddi amlygiad trwy ddefnyddio hidlwyr o wahanol donfeddi. Mae'r gallu i ddewis tonfedd sengl o olau yn hanfodol ar gyfer ffotolithograffeg, oherwydd bydd stepiwr cyffredinol yn cynhyrchu aberration cromatig ar gyfer golau nad yw'n monocromatig, gan arwain at ostyngiad yn ansawdd y ddelwedd. Mae llinell G, llinell H, a llinell I a ddefnyddir yn y diwydiant yn cyfeirio at y sbectra lamp mercwri 436nm, 405nm, a 365nm a ddefnyddir gan y peiriant datguddio, yn y drefn honno (gweler Ffigur 7.4).
Gan mai dim ond 0}.25μm y gall datrysiad optegol y stepiwr llinell I gyrraedd, mae'r galw am gydraniad uwch wedi gwthio'r donfedd amlygiad i donfedd fyrrach, megis sbectrwm Deep UltraViolet (DUV) o {{3} }nm. Fodd bynnag, nid yw ymestyn lampau mercwri pwysedd uchel yn yr uwchfioled dwfn yn ddelfrydol, nid yn unig oherwydd dwyster annigonol, ond hefyd oherwydd y bydd yr ymbelydredd yn y band tonfedd hir yn cynhyrchu gwres ac anffurfiad. Nid yw laserau uwchfioled cyffredin hefyd yn ddelfrydol, fel laserau ïon argon, oherwydd bydd cydlyniad gofodol gormodol yn achosi brycheuyn ac yn effeithio ar unffurfiaeth goleuo. Mewn cyferbyniad, mae laserau excimer wedi'u dewis fel ffynonellau golau delfrydol ar gyfer uwchfioled dwfn oherwydd eu manteision canlynol.
(1) Mae eu hallbwn pŵer uchel yn gwneud y mwyaf o gynhyrchiant y peiriant lithograffeg;
(2) Mae eu hanghydlyniad gofodol, yn wahanol i laserau eraill, yn dileu brycheuyn;
(3) Mae allbwn pŵer uchel yn ei gwneud hi'n hawdd datblygu ffotoresyddion addas;
(4) Yn optegol, mae'r gallu i gynhyrchu allbwn uwchfioled dwfn gydag amledd cul (mor gul ag ychydig pm) yn ei gwneud hi'n bosibl dylunio lensys peiriant lithograffeg cwarts o ansawdd uchel.
Felly, mae laserau excimer wedi dod yn ffynhonnell golau goleuo prif ffrwd ar linellau cynhyrchu cylched integredig o 0.5μm ac is, a chyhoeddwyd yr adroddiad cynharaf gan Jain et al. Yn benodol, mae'r ddau laser excimer, fflworid krypton (KrF) gyda thonfedd o 248nm a fflworid argon (ArF) gyda thonfedd o 193nm, wedi dangos perfformiad rhagorol o ran egni datguddiad, lled band, siâp trawst, bywyd a dibynadwyedd. Felly, fe'u defnyddir yn eang mewn peiriannau lithograffeg cam-a-sgan uwch, megis Twinscan XT dau-lwyfan ASML: 1000H (KrF), Twinscan XT: 1450G (ArF) a NSR-S210D (KrF) Nikon, NSR{{11 }}F (ArF).
Wrth gwrs, mae pobl yn dal i chwilio am ffynonellau golau tonfedd byrrach, megis y laser 157nm a gynhyrchir gan foleciwlau fflworin
Fodd bynnag, oherwydd yr anhawster wrth ddatblygu ffotoresyddion addas, mae ffilmiau amddiffynnol mwgwd (pelenau) a chyfaint cynhyrchu deunydd lens fflworid calsiwm (
), dim ond un nod y gall y dechnoleg lithograffeg 157nm ymestyn y broses lled-ddargludyddion, hynny yw, o 65nm i 45nm; tra bod datblygiad blaenorol technoleg lithograffeg 193nm yn ymestyn y nod gweithgynhyrchu o 130nm i ddau nod: 90nm a 65nm, gan arwain at roi'r gorau i'r ymdrechion yn derfynol i fasnacheiddio masgynhyrchu technoleg lithograffeg 157nm. Dangosir datblygiad tonfedd datguddiad gyda nodau proses yn Ffigur 7.5.
Yn ogystal â byrhau'r donfedd amlygiad, ffordd arall o wella cydraniad yw cynyddu agorfa rifiadol (NA) y ddyfais taflunio / sganio.
Lle mae n yn cynrychioli'r mynegai plygiannol yn y gofod delwedd, a θ yn cynrychioli hanner ongl uchaf y lens gwrthrychol yn y gofod delwedd, fel y dangosir yn Ffigur 7.6.
Os mai aer neu wactod yw cyfrwng gofod y ddelwedd, mae ei fynegai plygiannol yn agos at 1.0 neu 1.0, a'r agorfa rifiadol yw sinθ. Po fwyaf yw ongl y lens gwrthrychol yn y gofod delwedd, y mwyaf yw datrysiad y system optegol. Wrth gwrs, os yw'r pellter rhwng y lens a'r wafer silicon yn parhau heb ei newid, po fwyaf yw'r agorfa rifiadol, y mwyaf yw diamedr y lens. Po fwyaf yw maint y lens, y mwyaf yw'r anhawster gweithgynhyrchu a'r mwyaf cymhleth yw'r strwythur.
Fel arfer, mae'r agorfa rifiadol uchaf y gellir ei chyflawni yn cael ei phennu gan gost gweithgynhyrchu a gweithgynhyrchu'r dechnoleg lens. Ar hyn o bryd, mae gan y peiriant lithograffeg sganio llinell I nodweddiadol (Twinscan XT: 450G ASML) lens ag uchafswm NA o 0.65, sy'n gallu gwahaniaethu rhwng llinellau trwchus o 22{ {11}}nm a chyfnod gofodol o 440nm. Yr agorfa rifiadol uchaf o donfedd fflworid krypton (KrF) yw 0.93 (Twinscan XT: 1000H ASML), a all wahaniaethu rhwng llinellau trwchus o 80nm (cyfnod gofodol 160nm). Mae gan y peiriant lithograffeg ArF mwyaf datblygedig agorfa rifiadol o 0.93 (Twinscan XT: 1450G ASML), a all argraffu llinellau trwchus 65nm (cyfnod gofodol 120nm).
Fel y soniwyd yn gynharach, gellir cynyddu'r agorfa rifiadol nid yn unig trwy gynyddu ongl agorfa'r lens yn y gofod delwedd, ond hefyd trwy gynyddu mynegai plygiannol y gofod delwedd. Os defnyddir dŵr yn lle aer i lenwi'r gofod delwedd, cynyddir mynegai plygiannol y gofod delwedd i 1.44 ar donfedd o 193nm. Mae hyn yn cyfateb i gynyddu'r 0.93 NA mewn aer i 1.34 NA ar unwaith. Mae'r datrysiad yn cael ei wella 30% i 40%. Felly, dechreuodd cyfnod newydd o lithograffeg drochi yn 2001. Y peiriannau lithograffeg sganio trochi masnachol mwyaf datblygedig yw Twinscan NXT: 1950i ASML ac NSR-S610C Nikon, fel y dangosir yn Ffigurau 7.7 (a) a 7.7 (b). Disgrifir sefyllfa lithograffeg drochi yn fanwl yn ddiweddarach.
Cynrychioli cydraniad ffotolithograffeg
Soniwyd yn gynharach bod y datrysiad ffotolithograffeg yn cael ei bennu gan agorfa rifiadol a thonfedd y system, ac wrth gwrs mae'n gysylltiedig â'r dull gwella datrysiad ffotolithograffeg sy'n gysylltiedig â'r ffactor.
. Mae'r adran hon yn bennaf yn cyflwyno sut i farnu datrysiad y broses ffotolithograffeg. Gwyddom fod datrysiad y system optegol yn cael ei roi gan faen prawf enwog Rayleigh. Pan fydd dwy ffynhonnell golau pwynt o'r un maint yn agos at ei gilydd, mae'r pellter o'u canol i'r canol yn hafal i'r pellter o'r gwerth mwyaf i'r isafswm gwerth cyntaf o arddwysedd golau pob ffynhonnell golau a ddelweddir gan yr offeryn optegol, ni all y system optegol wahaniaethu a yw'n ddwy neu'n un ffynhonnell golau, fel y dangosir yn Ffigur 7.8. Fodd bynnag, hyd yn oed os yw'n bodloni maen prawf Rayleigh, mae'r dwyster golau yn yr ardal rhwng y ddau ffynhonnell golau pwynt yn dal i fod yn is na'r gwerth brig, gyda chyferbyniad o tua 20%. Ar gyfer ffynhonnell golau llinell, pan fo lled y ffynhonnell golau yn anfeidrol fach, ar gyfer system optegol gydag agorfa rifiadol NA a thonfedd ffynhonnell golau goleuo λ, y dosbarthiad dwyster golau ar yr awyren delwedd yw
Hynny yw, mae'r arddwysedd golau yn cyrraedd y pwynt lleiaf cyntaf o'i gymharu â lleoliad canolog y ddelwedd (2NA). Mae I0 yn cynrychioli'r arddwysedd golau yng nghanol y ddelwedd. Gellir ystyried mai'r pellter lleiaf y gall y system optegol hon ei ddatrys yw λ/(2NA). Er enghraifft, pan fo'r donfedd yn 193nm a'r NA yn 1.35 (trochi), pellter cydraniad lleiaf y system optegol yw 71.5nm.
Wrth gwrs, ar gyfer y broses ffotolithograffeg, a yw'n golygu y gellir argraffu patrwm â chyfnod gofodol o 71.5nm? Yr ateb yw na. Mae dau reswm:
① Mae proses yn ei gwneud yn ofynnol i elw penodol a dangosyddion proses gael eu masgynhyrchu;
② Cywirdeb gweithgynhyrchu masnachol yr holl beiriannau ac offer a pha mor gynhwysfawr yw perfformiad y peiriant, fel y gall y peiriant argraffu llinellau trwchus ar y terfyn datrys a phatrymau ynysig, a rhaid iddo hefyd leihau effaith aberrations gweddilliol ar y broses.
Ar gyfer peiriant lithograffeg 1.35 NA, mae ASML yn addo mai isafswm cyfnod gofodol y patrwm y gellir ei gynhyrchu yw 76nm, hynny yw, llinellau trwchus 38nm gyda bylchau cyfartal. Yn y broses ffotolithograffeg, dim ond gwerth cyfeirio yw'r datrysiad terfyn. Mewn gwaith gwirioneddol, dim ond am ba mor fawr yw ffenestr y broses mewn cyfnod gofodol penodol a lled llinell benodol yr ydym yn siarad, ac a yw'n ddigonol ar gyfer cynhyrchu màs. Bydd y paramedrau sy'n nodweddu'r ffenestr broses yn cael eu trafod yn fanwl yn Adran 7.4. Dyma gyflwyniad byr. Fel arfer, mae'r paramedrau sy'n nodweddu ffenestr y broses yn cynnwys lledred egni datguddiad (EL), dyfnder ffocws neu ddyfnder ffocws (DOF), ffactor gwall mwgwd (MEF), cywirdeb troshaen, unffurfiaeth llinell, ac ati.
Mae lledred ynni datguddiad yn cyfeirio at y gwyriad mwyaf a ganiateir o ynni datguddiad o fewn yr ystod a ganiateir o amrywiad lled llinell. Er enghraifft, ar gyfer llinell â lled llinell o 90nm, mae lled y llinell yn newid gydag egni o 3nm/mJ, a'r ystod a ganiateir o amrywiad lled llinell yw ±9nm, yna'r ystod a ganiateir o amrywiad egni datguddiad yw 9 × 2 /{ {5}}mJ. Os yw'r egni datguddiad yn 30mJ, mae'r lledred egni yn 20% o'i gymharu â'r egni datguddiad.
Mae dyfnder y ffocws yn gyffredinol yn gysylltiedig â pherfformiad rheolaeth ffocws y peiriant lithograffeg. Er enghraifft, cywirdeb rheoli ffocws peiriant lithograffeg 193nm, gan gynnwys sefydlogrwydd awyren ffocal y peiriant, crymedd maes y lens, astigmatedd, cywirdeb lefelu, a gwastadrwydd y llwyfan wafer silicon, yw 120nm. Yna dylai dyfnder ffocws lleiaf proses y gellir ei fasgynhyrchu fod yn uwch na 120nm. Os ychwanegir dylanwad prosesau eraill, megis planarization cemegol-mecanyddol, mae angen gwella'r dyfnder ffocws lleiaf, megis 200nm. Wrth gwrs, fel y trafodir yn ddiweddarach, efallai y bydd gwella dyfnder y ffocws ar draul yr ymyl ynni.
Diffinnir y ffactor gwall mwgwd (MEF) fel cymhareb gwyriad lled llinell wafer silicon oherwydd y gwyriad lled llinell ar y mwgwd i'r gwyriad ar y mwgwd, fel y dangosir yn fformiwla (7-5).
Fel arfer, mae MEF yn agos at neu'n hafal i 1.0. Fodd bynnag, pan fydd cyfnod gofodol y patrwm yn agosáu at y terfyn diffreithiant, bydd MEF yn cynyddu'n gyflym. Bydd ffactor gwall rhy fawr yn achosi i unffurfiaeth lled y llinell ar y wafer silicon ddirywio. Neu, sy'n cyfateb i'r gofyniad unffurfiaeth lled llinell a roddir, mae unffurfiaeth lled llinell y mwgwd yn rhy uchel.
Yn gyffredinol, mae cywirdeb troshaen yn cael ei bennu gan gywirdeb camu, sganio cydamseru, rheoli tymheredd, aberration lens, a sefydlogrwydd aberration y llwyfan symudol ar y peiriant lithograffeg. Wrth gwrs, mae cywirdeb troshaenu hefyd yn dibynnu ar adnabyddiaeth a chywirdeb darllen y marc troshaen, dylanwad y broses ar y marc troshaen, dadffurfiad y broses ar y wafer silicon (megis prosesau gwresogi amrywiol, prosesau anelio), ac ati. Gall camu peiriant lithograffeg fodern wneud iawn am ehangiad unffurf y wafer silicon, a gall hefyd wneud iawn am ystumiad anffurf y wafer silicon, megis y meddalwedd GridMapper "mapio grid" a lansiwyd gan ASML. Gall gywiro afluniad y grid amlygiad wafferi silicon aflinol.
Rhennir unffurfiaeth lled llinell yn ddau gategori: unffurfiaeth o fewn yr ardal amlygiad (o fewn y maes) ac unffurfiaeth rhwng ardaloedd datguddio (rhyng-faes).
Mae unffurfiaeth lled llinell yn yr ardal amlygiad yn cael ei bennu'n bennaf gan unffurfiaeth lled llinell y mwgwd (a drosglwyddir trwy ffactor gwall mwgwd), sefydlogrwydd ynni (yn ystod sganio), unffurfiaeth goleuo o fewn yr hollt sganio, unffurfiaeth ffocws / lefelu ar gyfer pob pwynt yn yr ardal amlygiad, lens aberration (fel coma, astigmatedd), gwall cywirdeb synchronization sganio (Symud Gwyriad Safonol, MSD), ac ati.
Mae unffurfiaeth lled llinell rhwng ardaloedd amlygiad yn cael ei bennu'n bennaf gan sefydlogrwydd ynni goleuo, unffurfiaeth dosbarthiad trwch ffilm swbstrad silicon ar yr wyneb wafer silicon (yn bennaf oherwydd unffurfiaeth cotio glud ac unffurfiaeth trwch ffilm a ddygir gan brosesau eraill), gwastadrwydd wafferi silicon arwyneb, unffurfiaeth pobi sy'n gysylltiedig â datblygwr, unffurfiaeth chwistrellu datblygwr, ac ati.
Llif proses ffotolithograffeg
Dangosir llif proses ffotolithograffeg cam 8-sylfaenol yn Ffigur 7.9.
cam01-triniaeth arwyneb HMDS
cam02-gludo
cam{0}}Pobi cyn-amlygiad
cam{0}}Aliniad ac amlygiad
cam{0}}Pobi ôl-amlygiad
cam06-datblygiad
cam{0}}pobi ôl-ddatblygiad
cam{0}}Mesur
1. pretreatment wyneb wafferi silicon nwy
Cyn ffotolithograffeg, bydd y wafer silicon yn cael ei lanhau'n wlyb a rinsiwch ddŵr wedi'i ddad-ïoneiddio i gael gwared ar halogion. Ar ôl glanhau, mae angen hydroffobig arwyneb y wafer silicon i wella'r adlyniad rhwng wyneb y wafer silicon a'r ffotoresist (hydroffobig fel arfer). Mae'r driniaeth hydroffobig yn defnyddio deunydd o'r enw hexamethyldisilazane, gyda fformiwla foleciwlaidd o (CH₃)3SiNHSi(CH₃)₃, Cynhyrchir anwedd hexamethyldisilazane (HMDS). Mae'r pretreatment nwy hwn yn debyg i'r defnydd o chwistrell preimio ar bren a phlastig cyn paentio. Swyddogaeth hexamethyldisilazane yw disodli'r hydrocsyl hydroffilig (OH) ar wyneb y wafer silicon â hydroxyl hydroffobig (OH) trwy adwaith cemegol.OSi(CH₃)₃.I gyflawni pwrpas cyn-driniaeth
Mae tymheredd cyn-drin nwy yn cael ei reoli ar 200-250 gradd, ac mae'r amser yn gyffredinol yn 30s. Mae'r ddyfais pretreatment nwy wedi'i gysylltu â'r trac wafer ar gyfer prosesu ffotoresist, a dangosir ei strwythur sylfaenol yn Ffigur 7.10.
2. sbin-gorchuddio photoresist, haen gwrth-adlewyrchol
Ar ôl pretreatment nwy, mae angen gorchuddio photoresist ar wyneb y wafer silicon. Y dull cotio a ddefnyddir fwyaf yw'r dull cotio sbin. Mae'r ffotoresist (tua ychydig fililitrau) yn cael ei gludo i ganol y wafer silicon yn gyntaf trwy biblinell, ac yna bydd y wafer silicon yn cael ei gylchdroi a'i gyflymu'n raddol nes ei fod yn sefydlogi ar gyflymder penodol (mae'r cyflymder yn pennu trwch y glud, ac mae'r trwch mewn cyfrannedd gwrthdro â gwreiddyn sgwâr y cyflymder). Pan fydd y wafer silicon yn stopio, mae ei wyneb yn y bôn yn sych ac mae'r trwch yn sefydlog ar faint rhagosodedig. Dylai unffurfiaeth y trwch cotio fod o fewn ±20Å ("Å, ynganu "angstrom", yw uned hyd mewn ffiseg gronynnau. Mae 1Å yn hafal i
m, sef un rhan o ddeg o nanomedr) ar nodau technoleg 45nm neu fwy datblygedig. Fel arfer, mae tair prif gydran ffotoresist, resin organig, toddydd cemegol, a chyfansoddyn ffotosensitif (PAC).
Bydd ffotoresydd manwl yn cael ei drafod yn y bennod ar ffotoresist. Mae'r adran hon yn trafod deinameg hylif sylfaenol yn unig. Rhennir y broses gorchuddio yn dri cham:
① Cludo photoresist;
② Cyflymu cylchdroi'r wafer silicon i'r cyflymder terfynol;
③ Cylchdroi ar gyflymder cyson nes bod y trwch yn sefydlogi ar y gwerth rhagosodedig;
Mae trwch y ffotoresist terfynol yn uniongyrchol gysylltiedig â'r gludedd ffotoresist a'r cyflymder cylchdroi terfynol. Gellir addasu gludedd y ffotoresydd trwy gynyddu neu leihau'r toddydd cemegol. Mae mecaneg hylif cotio sbin wedi'i hastudio'n ofalus.
Gellir cyflawni'r gofynion uchel ar gyfer unffurfiaeth trwch photoresist trwy reoli'r paramedrau canlynol yn llawn:
① tymheredd Photoresist;
② Tymheredd amgylchynol;
③ Tymheredd wafferi Silicon;
④ Llif gwacáu a phwysau'r modiwl cotio;
Mae sut i leihau diffygion sy'n gysylltiedig â gorchuddio yn her arall. Mae ymarfer yn dangos y gall defnyddio'r broses ganlynol leihau nifer y diffygion yn sylweddol.
(1) Rhaid i'r ffotoresydd ei hun fod yn lân ac yn rhydd o ddeunydd gronynnol. Cyn cotio, rhaid iddo fod yn Mae proses hidlo yn cael ei ddefnyddio, a rhaid i faint mandwll yr hidlydd fodloni gofynion y nod technoleg.
(2) Rhaid i'r ffotoresist ei hun beidio â chynnwys unrhyw aer cymysg, oherwydd bydd swigod yn achosi diffygion delweddu. Mae swigod yn ymddwyn yn debyg i ronynnau.
(3) Rhaid i ddyluniad y bowlen cotio atal yn strwythurol atal y ffotoresydd sy'n cael ei daflu allan rhag tasgu.
(4) Rhaid i'r system bwmpio ar gyfer danfon ffotoresydd gael ei dylunio i allu sugno'n ôl ar ôl pob danfoniad ffotoresydd. Swyddogaeth y sugno yn ôl yw sugno'r ffotoresydd gormodol o'r ffroenell yn ôl i'r biblinell er mwyn osgoi ffotoresydd gormodol rhag diferu ar y wafer silicon neu ffotoresist gormodol rhag sychu ac achosi diffygion gronynnog yn ystod y danfoniad nesaf. Dylai'r gweithredu cefn sugno fod yn addasadwy i atal aer gormodol rhag mynd i mewn i'r biblinell.
(5) debonding ymyl wafer (Ymyl Mae angen rheoli'r toddydd a ddefnyddir yn y broses Tynnu Gleiniau (EBR) yn dda. Yn ystod y broses cotio sbin o wafferi silicon, bydd y photoresist yn llifo i ymyl y wafer silicon ac o ymyl y y wafer silicon i gefn y wafer silicon oherwydd grym allgyrchol Bydd cylch o weddillion photoresist siâp gleiniau yn ffurfio ar ymyl y wafer silicon oherwydd ei densiwn arwyneb, fel y dangosir yn Ffigur 7.11 Gelwir y gweddillion hwn yn ymyl glain . Os na chaiff ei dynnu, bydd y cylch hwn o lain yn pilio ac yn ffurfio gronynnau ar ôl sychu, ac yn disgyn ar y wafer silicon, yr offeryn cludo wafer silicon a'r offer prosesu wafer silicon, gan achosi cynnydd yn y gyfradd ddiffyg. bydd y gweddillion photoresist ar gefn y wafer silicon yn cadw at y llwyfan wafer silicon (wafer chuck), gan achosi arsugniad gwael o'r wafer silicon, gan achosi defocus amlygiad, a chynyddu gwallau troshaenu Fel arfer, gosodir dyfais tynnu ymyl yn y photoresist offer cotio. Cyflawnir y swyddogaeth o gael gwared ar y photoresist ar bellter penodol o ymyl y wafer silicon trwy gylchdroi'r wafer silicon ar ymyl y wafer silicon (un ffroenell ar y brig ac un ar y gwaelod, a lleoliad y ffroenell o mae ymyl y wafer silicon yn addasadwy).
(6) Ar ôl cyfrifo gofalus, canfuwyd bod tua 90% i 99% o'r ffotoresydd yn cael ei nyddu oddi ar y wafer silicon ac yn cael ei wastraffu. Mae pobl wedi ceisio rhag-drin y wafer silicon cyn troelli'r ffotoresydd ar y wafer silicon gan ddefnyddio toddydd cemegol o'r enw propylen glycol methyl ether asetad (fformiwla moleciwlaidd CH₃COOCH(CH₃)CH₃OCH₃), PGMEA). Gelwir y dull hwn yn cotio gwrth-gostyngiad (RRC). Fodd bynnag, os defnyddir y dull hwn yn amhriodol, bydd diffygion yn digwydd. Gall diffygion fod yn gysylltiedig ag effaith gemegol yn y rhyngwyneb RRC-photoresist a halogiad y toddydd RRC gan amonia yn yr aer.
(7) Cynnal pwysedd gwacáu modiwl y datblygwr neu'r datblygwr i atal defnynnau bach y datblygwr rhag tasgu yn ôl yn ystod y broses ddatblygu pan fydd y wafer silicon yn cael ei gylchdroi.
Gan fod gludedd y ffotoresist yn newid gyda thymheredd, gellir cael gwahanol drwch trwy newid tymheredd y wafer silicon neu'r ffotoresydd yn fwriadol. Os gosodir tymereddau gwahanol mewn gwahanol rannau o'r wafer silicon, gellir cael gwahanol drwch ffotoresist ar wafer silicon. Gellir pennu'r trwch photoresist gorau posibl gan gyfraith lled llinell a thrwch ffotoresist (cromlin swing) i arbed wafferi silicon, amser peiriant a deunyddiau. Bydd y drafodaeth ar gromliniau siglen yn cael ei thrafod yn y penodau dilynol. Mae dull ac egwyddor cotio sbin o haen gwrth-adlewyrchol yr un peth.
3. pobi cyn-amlygiad
Ar ôl i'r ffotoresydd gael ei orchuddio â sbin ar wyneb y wafer silicon, rhaid ei bobi. Pwrpas pobi yw gyrru bron pob un o'r toddyddion i ffwrdd. Gelwir y pobi hwn yn "bobi cyn-amlygiad" neu "cyn pobi" oherwydd ei fod yn cael ei berfformio cyn dod i gysylltiad. Mae cyn-bobi yn gwella adlyniad y photoresist, yn gwella unffurfiaeth y ffotoresydd, ac yn rheoli unffurfiaeth lled y llinell yn ystod y broses ysgythru. Yn y ffotoresist wedi'i chwyddo'n gemegol a grybwyllir yn Adran 6.3, gellir defnyddio rhag-bobi hefyd i newid hyd trylediad y ffotoasid i raddau penodol i addasu paramedrau ffenestr y broses. Y tymheredd ac amser cyn pobi nodweddiadol yw 90-100 gradd , tua 30s. Ar ôl rhag-bobi, bydd y wafer silicon yn cael ei symud o'r plât poeth a ddefnyddir ar gyfer pobi i blât oer i'w ddychwelyd i dymheredd yr ystafell wrth baratoi ar gyfer y cam amlygiad.
4. Aliniad ac amlygiad
Y camau ar ôl pobi ymlaen llaw yw aliniad ac amlygiad. Yn y dull amlygiad rhagamcanu, mae'r mwgwd yn cael ei symud i safle bras wedi'i ddiffinio ymlaen llaw ar y wafer silicon, neu i safle cywir o'i gymharu â'r patrwm presennol ar y wafer silicon, ac yna mae'r lens yn trosglwyddo ei batrwm i'r wafer silicon trwy ffotolithograffeg. Ar gyfer agosrwydd neu amlygiad cyswllt, bydd y patrwm ar y mwgwd yn cael ei amlygu'n uniongyrchol i'r wafer silicon gan y ffynhonnell golau uwchfioled.
Ar gyfer yr haen gyntaf o batrymau, efallai na fydd unrhyw batrwm ar y wafer silicon, ac mae'r peiriant ffotolithograffeg yn symud y mwgwd yn gymharol i'r sefyllfa fras ragosodol (dull gwahaniaethu sglodion) ar y wafer silicon (yn dibynnu ar gywirdeb lleoliad ochrol y wafer silicon ar y llwyfan peiriant ffotolithograffeg, yn gyffredinol tua 10 i 30 μm).
Ar gyfer yr ail haen a phatrymau dilynol, mae angen i'r peiriant ffotolithograffeg alinio'r marc aliniad a adawyd gan yr amlygiad haen flaenorol i orbrintio mwgwd yr haen hon ar batrwm presennol yr haen flaenorol. Mae'r cywirdeb troshaen hwn fel arfer yn 25% i 30% o'r maint patrwm lleiaf. Er enghraifft, mewn technoleg 90nm, mae'r cywirdeb troshaen fel arfer yn 22 i 28nm (3 gwaith y gwyriad safonol). Unwaith y bydd y cywirdeb aliniad yn bodloni'r gofynion, mae amlygiad yn dechrau. Mae'r egni golau yn actifadu'r cydrannau sy'n sensitif i olau yn y ffotoresydd ac yn cychwyn yr adwaith ffotocemegol. Yn gyffredinol, y prif ddangosyddion ar gyfer mesur ansawdd ffotolithograffeg yw datrysiad ac unffurfiaeth y dimensiwn critigol (CD), cywirdeb troshaen, a nifer y gronynnau a'r diffygion.
Mae ystyr sylfaenol cywirdeb troshaen yn cyfeirio at gywirdeb aliniad (3σ) y graffeg rhwng y ddwy broses ffotolithograffeg. Os yw'r gwyriad aliniad yn rhy fawr, bydd yn effeithio'n uniongyrchol ar gynnyrch y cynnyrch. Ar gyfer peiriannau ffotolithograffeg pen uchel, bydd cyflenwyr offer cyffredinol yn darparu dau werth ar gyfer cywirdeb troshaenu, un yw gwall troshaen dwy-amser peiriant sengl ei hun, a'r llall yw'r gwall troshaen rhwng dau ddyfais (dyfeisiau gwahanol).
5. Pobi ôl-amlygiad
Ar ôl i'r datguddiad gael ei gwblhau, mae angen pobi'r ffotoresydd eto. Oherwydd bod y pobi hwn ar ôl dod i gysylltiad, fe'i gelwir yn "bobi ôl-amlygiad", wedi'i dalfyrru fel pobi ôl-amlygiad (PEB). Pwrpas ôl-bobi yw cwblhau'r adwaith ffotocemegol yn llawn trwy wresogi. Bydd y cydrannau ffotosensitif a gynhyrchir yn ystod y broses amlygiad yn tryledu o dan weithred gwresogi ac yn adweithio'n gemegol â'r ffotoresydd, gan newid y deunydd ffotoresist a oedd bron yn anhydawdd yn hylif y datblygwr i ddeunydd sy'n hydawdd yn hylif y datblygwr, gan ffurfio patrymau hydawdd. yn hylif y datblygwr ac yn anhydawdd yn hylif y datblygwr yn y ffilm photoresist.
Gan fod y patrymau hyn yn gyson â'r patrymau ar y mwgwd, ond nad ydynt yn cael eu harddangos, fe'u gelwir hefyd yn "ddelweddau cudd". Ar gyfer ffotoresyddion sydd wedi'u chwyddo'n gemegol, bydd tymereddau pobi gormodol neu amseroedd pobi gormodol yn arwain at ymlediad gormodol o ffotoasidau (catalyddion adweithiau ffotocemegol), gan niweidio cyferbyniad y ddelwedd wreiddiol, a thrwy hynny leihau unffurfiaeth ffenestr y broses a lled y llinell. Bydd trafodaeth fanwl yn y penodau dilynol. Er mwyn arddangos y ddelwedd gudd yn wirioneddol, mae angen datblygiad.
6. Datblygiad
Ar ôl i'r ôl-bobi gael ei gwblhau, bydd y wafer silicon yn mynd i mewn i'r cam datblygu. Gan fod y ffotoresist ar ôl yr adwaith ffotocemegol yn asidig, defnyddir hydoddiant alcalïaidd cryf fel y datblygwr. Yn gyffredinol, defnyddir hydoddiant dyfrllyd tetramethylammonium hydrocsid 2.38% (TMAH) gyda fformiwla foleciwlaidd o (CH₃)₄NOH. Ar ôl i'r ffilm photoresist fynd trwy'r broses ddatblygu, mae'r ardaloedd agored yn cael eu golchi i ffwrdd gan y datblygwr, ac mae patrwm y mwgwd yn cael ei arddangos ar y ffilm ffotoresist ar y wafer silicon ar ffurf siapiau ceugrwm a convex gyda neu heb ffotoresist. Yn gyffredinol, mae gan y broses ddatblygu y camau canlynol:
(1) Cyn-chwistrellu (cyn-wlyb): chwistrellwch ychydig o ddŵr deionized (dŵr DI) ar wyneb y wafer silicon i wella adlyniad y datblygwr ar wyneb y wafer silicon.
(2) Dosbarthiad datblygwr (dosbarthiad datblygwr): danfonwch y datblygwr i wyneb y wafer silicon. Er mwyn gwneud pob rhan o'r wyneb wafer silicon yn dod i gysylltiad â'r un faint o ddatblygwr gymaint ag y bo modd, mae'r datblygwr wedi datblygu'r dulliau canlynol. Er enghraifft, defnyddiwch nozzles E2, nozzles LD, ac ati.
(3) Arhosiad wyneb y datblygwr (pwll): Ar ôl i'r datblygwr gael ei chwistrellu, mae angen iddo aros ar wyneb y wafer silicon am gyfnod o amser, yn gyffredinol o ddegau o eiliadau i un neu ddau funud, er mwyn caniatáu i'r datblygwr i ymateb yn llawn gyda'r photoresist.
(4) Tynnu a rinsio datblygwr: Ar ôl i'r datblygwr ddod i ben, bydd y datblygwr yn cael ei daflu allan a bydd dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio yn cael ei chwistrellu ar wyneb y wafer silicon i gael gwared ar y datblygwr gweddilliol a darnau ffotoresist gweddilliol.
(5) Troelli'n sych: Mae'r wafer silicon yn cael ei gylchdroi i gyflymder uchel i droi oddi ar y dŵr deionized ar yr wyneb.
7. Pobi ôl-ddatblygiad, pobi ffilm galed
Ar ôl datblygu, gan fod y wafer silicon yn agored i ddŵr, bydd y ffotoresydd yn amsugno rhywfaint o ddŵr, nad yw'n dda ar gyfer prosesau dilynol fel ysgythru gwlyb. Felly, mae angen pobi ffilm galed i ddiarddel gormod o ddŵr o'r ffotoresist. Gan fod y rhan fwyaf o ysgythru bellach yn defnyddio ysgythriad plasma, a elwir hefyd yn "ysgythriad sych", mae pobi ffilm galed wedi'i hepgor mewn llawer o brosesau.
8. Mesur
Ar ôl cwblhau'r datguddiad, mae angen mesur y dimensiwn critigol (Dimensiwn Critigol, CD yn fyr) a ffurfiwyd gan y lithograffeg a'r cywirdeb troshaen (metroleg). Mae'r dimensiwn critigol fel arfer yn cael ei fesur gan ddefnyddio microsgop electron sganio, tra bod cywirdeb y troshaen yn cael ei fesur gan ficrosgop optegol a synhwyrydd delweddu arae cypledig (CCD). Y rheswm dros ddefnyddio microsgop electron sganio yw bod lled y llinell yn y broses lled-ddargludyddion yn gyffredinol yn llai na thonfedd golau gweladwy, megis 400 i 700nm, ac mae tonfedd electron cyfatebol y microsgop electron yn cael ei bennu gan foltedd cyflymu'r electron. Yn ôl egwyddorion mecaneg cwantwm, tonfedd De Broglie electron yw
Lle h (6.626×10-³⁴Js) yw cysonyn Planck, m (9.1×10-³¹kg) yw màs yr electron mewn gwactod, a v yw cyflymder yr electron. Os mai V yw'r foltedd cyflymu, gellir ysgrifennu tonfedd de Broglie yr electron
Lle q (1.609×10-19c) yw gwefr yr electron. Gan amnewid gwerthoedd rhifiadol, gall hafaliad (7-7) gael ei ysgrifennu'n fras fel
Os yw'r foltedd cyflymu yn 300V, tonfedd yr electron yw 0.07nm, sy'n ddigon ar gyfer mesur lled y llinell. Mewn gwaith gwirioneddol, mae datrysiad y microsgop electron yn cael ei bennu gan wasgariad lluosog y trawst electron yn y deunydd ac aberration y lens electron. Fel arfer, mae datrysiad y microsgop electron yn ddegau o nanometrau, ac mae gwall mesur y dimensiwn llinell tua 1 i 3nm. Er bod cywirdeb y troshaen wedi cyrraedd y lefel nanomedr, gan mai dim ond y gallu i bennu lleoliad canolog y llinell fwy trwchus sydd ei angen i fesur y troshaen, gellir defnyddio microsgop optegol i fesur cywirdeb y troshaen.
Mae Ffigur 7.12 (a) yn sgrinlun o'r mesuriad maint a gymerwyd gan ficrosgop electron sganio. Mae'r llinellau dwbl gwyn a'r saethau cymharol yn y ffigwr yn cynrychioli'r maint targed. Mae cyferbyniad delwedd y microsgop electron sganio yn cael ei ffurfio gan allyriad a chasglu electronau eilaidd a gynhyrchir gan beledu electronau. Gellir gweld y gellir casglu mwy o electronau eilaidd ar ymyl y llinell. Mewn egwyddor, po fwyaf o electronau a gesglir, y mwyaf cywir yw'r mesuriad. Fodd bynnag, gan na ellir anwybyddu effaith y trawst electron ar y ffotoresydd, bydd y ffotoresydd yn crebachu ar ôl arbelydru trawst electron, yn enwedig y ffotoresydd 193nm. Felly mae'n dod yn bwysig iawn sefydlu cydbwysedd rhwng mesuradwyedd a'r tarfu lleiaf posibl.
Mae Ffigur 7.12 (b) yn ddiagram sgematig nodweddiadol o fesur troshaen, lle mae'r trwch llinell yn gyffredinol 1 i 3 μm, mae hyd ochr y ffrâm allanol yn gyffredinol 20 i 30 μm, ac mae hyd ochr y ffrâm fewnol yn gyffredinol 10 i 20 μm . Yn y ffigur hwn, mae'r gwahanol liwiau neu gyferbyniadau a ddangosir gan y fframiau mewnol ac allanol oherwydd y gwahaniaethau yn lliw a chyferbyniad y golau adlewyrchiedig a achosir gan wahanol drwch y gwahanol haenau o ffilmiau tenau. Cyflawnir mesur y troshaen trwy bennu'r gwahaniaeth gofodol rhwng canolbwynt y ffrâm fewnol a chanolbwynt y ffrâm allanol. Mae ymarfer wedi profi, cyn belled â bod digon o ddwysedd signal yn cael ei ddarparu, gall hyd yn oed microsgop optegol gyflawni cywirdeb mesur o tua 1 nm.
Ffenestr proses lithograffeg a dull gwerthuso cywirdeb patrwm
Ymyl egni datguddiad, llethr logarithmig delwedd wedi'i normaleiddio (NILS)
Yn Adran 2, soniwyd bod yr ymyl ynni datguddiad (EL) yn cyfeirio at yr uchafswm gwyriad a ganiateir o'r egni datguddiad o fewn yr ystod a ganiateir o amrywiad lled llinell. Mae'n baramedr sylfaenol ar gyfer mesur y broses lithograffeg.
Dengys Ffigur 7.13 (a) amrywiad y patrwm lithograffeg gydag egni datguddiad a hyd ffocal.
Mae Ffigur 7.13 (b) yn dangos patrwm prawf dosbarthiad dau-ddimensiwn gyda gwahanol egni a hyd ffocal yn agored ar wafer silicon. Mae fel matrics ac fe'i gelwir hefyd yn Matrics Ffocws-Amlygiad (FEM).
Defnyddir y matrics hwn i fesur ffenestr broses y broses ffotolithograffeg ar un neu sawl patrwm, megis ymyl ynni a dyfnder ffocws. Os ychwanegir patrymau prawf arbennig ar y mwgwd, gall y Matrics Ffocws-Ynni hefyd fesur paramedrau perfformiad eraill sy'n gysylltiedig â'r broses a'r offer, megis aberrations amrywiol o'r lens peiriant lithograffeg, golau crwydr (flare), ffactor gwall mwgwd, trylediad ffotoasid. hyd y ffotoresydd, sensitifrwydd y ffotoresist, cywirdeb gweithgynhyrchu'r mwgwd, ac ati.
Yn Ffigur 7.13 (a), mae'r graff llwyd yn cynrychioli morffoleg trawsdoriadol y ffotoresydd (ffotoresydd positif) ar ôl datguddiad a datblygiad. Wrth i'r egni datguddiad barhau i gynyddu, mae lled y llinell yn dod yn llai ac yn llai. Wrth i'r hyd ffocal newid, mae morffoleg fertigol y ffotoresist hefyd yn newid. Yn gyntaf, gadewch i ni drafod y newid gydag egni. Os dewisir yr hyd ffocal fel -0.1μm, hynny yw, mae'r plân ffocal rhagamcanol 0.1μm o dan frig y ffotoresydd. Os caiff lled y llinell ei fesur wrth iddo newid gydag egni, gellir cael cromlin fel y dangosir yn Ffigur 7.14.
Os byddwn yn dewis cyfanswm goddefgarwch CD lled y llinell fel ± 10% o led y llinell o 90nm, hynny yw, 18nm, a llethr lled y llinell sy'n newid gyda'r egni amlygiad yw 6.5nm / (mJ / cm²), a yr egni datguddiad gorau posibl yw 20 (mJ/cm²), yna'r ymyl ynni EL yw 18/6.5/20=13.8%.
A yw'n ddigon? Mae'r cwestiwn hwn yn gysylltiedig â ffactorau megis cryfder y peiriant lithograffeg, gallu rheoli cynhyrchu prosesau, a gofynion y ddyfais ar gyfer lled llinell. Mae'r ymyl ynni hefyd yn gysylltiedig â gallu'r ffotoresydd i gadw'r ddelwedd ofodol. Yn gyffredinol, yn y nodau 90nm, 65nm, 45nm a 32nm, y gofyniad EL ar gyfer lithograffeg haen giât yw 15% i 20%, ac mae'r gofyniad EL ar gyfer haen gwifrau metel tua 13% i 15%.
Mae'r ymyl ynni hefyd yn uniongyrchol gysylltiedig â chyferbyniad y ddelwedd, ond nid y ddelwedd yma yw'r ddelwedd ofodol o'r lens, ond y "delwedd cudd" ar ôl adwaith ffotocemegol y ffotoresist. Mae amsugno golau gan ffotoresist ac achosion o adweithiau ffotocemegol yn gofyn am ymlediad cydrannau sy'n sensitif i olau yn y ffilm ffotoresist. Bydd y trylediad sydd ei angen ar gyfer yr adwaith ffotocemegol hwn yn lleihau cyferbyniad y ddelwedd. Diffinnir cyferbyniad fel
Yn eu plith, U yw dwyster golau cyfatebol y "delwedd cudd" (dwysedd y gydran sy'n sensitif i olau mewn gwirionedd).
Ar gyfer llinellau trwchus, os yw'r cyfnod gofodol P yn llai na λ /NA, yna rhaid i'w ddelwedd ofodol sy'n cyfateb i arddwysedd golau U(x) fod yn don sin, fel y dangosir yn Ffigur 7.15, y gellir ei hysgrifennu fel
Yn ôl y diffiniad o EL, wedi'i gyfuno â fformiwla (7-10), fel y dangosir yn Ffigur 7.16, gellir ysgrifennu EL fel y mynegiant canlynol, hynny yw,
Ar gyfer llinell a gofod cyfartal, CD=P/2. Ceir yma fynegiad mwy cryno a greddfol, sef
Hynny yw, os yw dCD yn defnyddio'r CD 10% cyffredinol, yna mae'r cyferbyniad tua 3.2 gwaith yr EL. Y llethr mewn fformiwla (7-11) yw
Fe'i gelwir hefyd yn llethr log delwedd (ILS). Oherwydd ei berthynas uniongyrchol â chyferbyniad delwedd ac EL, fe'i defnyddir hefyd fel paramedr pwysig i fesur ffenestr y broses lithograffeg. Os caiff ei normaleiddio, hynny yw, wedi'i luosi â lled y llinell, gellir cael y llethr log delwedd wedi'i normaleiddio (NILS), fel y'i diffinnir yn fformiwla (7-15), hynny yw,
Yn gyffredinol, mae U (x) yn cyfeirio at y ddelwedd ofodol a ragamcanir gan y lens i'r ffotoresydd, sydd yma'n cyfeirio at y "ddelwedd cudd" ar ôl adwaith ffotocemegol y ffotoresydd. Ar gyfer llinellau trwchus gyda bylchiad cyfartal, CD=P/2, a'r cyfnod gofodol P yn llai na λ/NA, gellir ysgrifennu NILS fel
Er enghraifft, ar gyfer proses cof 90nm, mae'r CD lled llinell yn hafal i 0.09μm, os yw'r cyferbyniad yn 50% a'r cyfnod gofodol yn 0.18μm, yna mae'r NILS yn 1.57.
Dyfnder Ffocws (Dull Lefelu)
Mae Dyfnder Ffocws (DOF) yn cyfeirio at yr ystod uchaf o amrywiad hyd ffocal o fewn yr ystod a ganiateir o amrywiad lled llinell. Fel y dangosir yn Ffigur 7.13, bydd y ffotoresydd nid yn unig yn newid mewn lled llinell ond hefyd mewn morffoleg wrth i'r hyd ffocal newid. A siarad yn gyffredinol, ar gyfer photoresistiaid gyda thryloywder uchel, megis photoresists 193nm a photoresists 248nm gyda cydraniad uchel, pan fydd y plân ffocal y peiriant photolithography ar werth negyddol, yr awyren ffocal yn agos at frig y photoresist; pan fo'r gymhareb agwedd yn fwy na 2.5-3, oherwydd y lled llinell fawr ar waelod y photoresist, gall hyd yn oed "tandoriad" ddigwydd, a all achosi ansefydlogrwydd mecanyddol a thipio. Pan fydd yr awyren ffocal ar werth cadarnhaol, oherwydd lled y llinell fawr ar frig y rhigol ffotoresist, bydd y corneli sgwâr ar y brig yn dod yn grwn (talgrynnu uchaf). Gellir trosglwyddo'r "talgrynnu uchaf" hwn i'r morffoleg ddeunydd ar ôl ysgythru, felly mae angen osgoi "tandoriad" a "talgrynnu".
Os caiff y data lled llinell yn Ffigur 7.13 ei blotio, ceir cromlin o led llinell yn erbyn hyd ffocal ar wahanol egni datguddiad, fel y dangosir yn Ffigur 7.17.
Gelwir yr amrywiad o led llinell gyda hyd ffocal o dan egni amlygiad o 16, 18, 20, 22, 24 hefyd yn llain Poisson.
Os yw'r ystod amrywiad a ganiateir o led llinell wedi'i gyfyngu i ±9nm, gellir canfod yr amrywiad hyd ffocal mwyaf a ganiateir ar yr egni datguddiad gorau posibl yn Ffigur 7.17. Nid yn unig hynny, oherwydd mewn gwaith gwirioneddol, mae egni a hyd ffocws yn newid ar yr un pryd, megis drifft y peiriant lithograffi, mae angen cael yr ystod amrywiad uchaf a ganiateir o hyd ffocws o dan gyflwr drifft egni. Fel y dangosir yn Ffigur 7.17, gellir defnyddio ystod amrywiad a ganiateir penodol o led llinell EL, megis ±5% fel y safon (EL=10%), i gyfrifo'r amrediad amrywiad hyd ffocal mwyaf a ganiateir, sef rhwng 19 a 21 mJ/cm2. Gellir plotio'r data EL yn erbyn yr ystod hyd ffocal a ganiateir, fel y dangosir yn Ffigur 7.18. Gellir canfod, yn y broses 90nm, o dan yr ystod amrywiad o 10% EL, bod yr ystod dyfnder ffocws uchaf tua 0.30μm.
A yw'n ddigon? A siarad yn gyffredinol, mae dyfnder y ffocws yn gysylltiedig â'r peiriant ffotolithograffeg, megis cywirdeb rheoli ffocws, gan gynnwys sefydlogrwydd awyren ffocal y peiriant, crymedd maes y lens, astigmatedd, cywirdeb lefelu, a gwastadrwydd y llwyfan wafer silicon . Wrth gwrs, mae hefyd yn gysylltiedig â gwastadrwydd y wafer silicon ei hun a graddau'r gostyngiad gwastad a achosir gan y broses fflatio cemegol-mecanyddol. Ar gyfer gwahanol nodau technoleg, rhestrir y gofynion dyfnder ffocws nodweddiadol yn Nhabl 7.1.
Gan fod dyfnder y ffocws mor bwysig, mae lefelu, rhan bwysig o'r peiriant lithograffeg, yn hollbwysig. Y dull lefelu a ddefnyddir amlaf yn y diwydiant heddiw yw pennu lleoliad fertigol z y wafer silicon a'r onglau tilt R.xac Ry
yn y cyfeiriad llorweddol trwy fesur lleoliad y fan golau a adlewyrchir gan y golau digwyddiad oblique ar wyneb y wafer silicon, fel y dangosir yn Ffigur 7.19.
Mae'r system go iawn yn llawer mwy cymhleth, gan gynnwys sut i wahanu'r z annibynnol, Rx, a Ry. Gan fod angen mesur y tri pharamedr annibynnol hyn ar yr un pryd, nid yw un pelydryn o olau yn ddigon (dim ond dwy radd o ryddid sydd ar gyfer dadleoli ochrol), ac mae angen o leiaf ddau belydryn o olau.
Ar ben hynny, os oes angen canfod z, Rx, ac Ryar wahanol bwyntiau ar yr ardal amlygiad neu'r hollt, mae angen cynyddu nifer y mannau golau. Yn gyffredinol, ar gyfer ardal amlygiad, gall fod hyd at 8 i 10 pwynt mesur. Fodd bynnag, mae gan y dull lefelu hwn ei gyfyngiadau. Oherwydd bod golau digwyddiad oblique yn cael ei ddefnyddio, fel ongl bori 15 gradd i 20 gradd o achosion (neu ongl digwyddiad 70 gradd i 75 gradd o'i gymharu â chyfeiriad fertigol yr arwyneb waffer silicon), ar gyfer arwynebau fel photoresist a silicon deuocsid gyda mynegai plygiant golau gwyn o tua 1.5, dim ond tua 18% i 25% o'r golau sy'n cael ei adlewyrchu yn ôl, fel y dangosir yn Ffigur 7.20, a'r llall tua 75% i 82% o'r golau sy'n mynd i mewn i'r synhwyrydd yn treiddio i'r wyneb cyfrwng tryloyw . Bydd y rhan hon o'r golau a drosglwyddir yn parhau i ymledu nes iddo ddod ar draws cyfrwng afloyw neu gyfrwng adlewyrchol, fel silicon, polysilicon, metel, neu gyfrwng mynegai plygiannol uchel, fel nitrid silicon, ac yna'n cael ei adlewyrchu.
Felly, bydd y "wyneb" a ganfyddir mewn gwirionedd gan y system lefelu yn rhywle o dan wyneb uchaf y ffotoresist. Gan fod gan gefn diwedd y llinell (BEOL) haen ocsid gymharol drwchus yn bennaf, fel gwahanol deuocsidau silicon, bydd gwyriad hyd ffocal penodol rhwng pen blaen y llinell (FEOL). a'r pen ôl, yn gyffredinol rhwng 0.05 a 0.20 μm, yn dibynnu ar drwch y cyfrwng tryloyw ac adlewyrchedd y cyfrwng afloyw. Felly, yn y pen ôl, mae angen i batrwm dylunio'r sglodion fod mor unffurf â phosib; fel arall, oherwydd dosbarthiad anwastad y dwysedd patrwm, bydd yn achosi gwallau lefelu, a fydd yn cyflwyno iawndal tilt anghywir ac yn achosi dadffocws.
Yn gyffredinol, mae dau ddull ar gyfer lefelu peiriannau ffotolithograffeg:
(1) Modd planar: mesurwch uchder sawl pwynt ar yr ardal amlygiad neu'r wafer silicon cyfan, ac yna darganfyddwch yr awyren yn ôl y dull sgwariau lleiaf;
(2) Modd deinamig (ac eithrio peiriannau ffotolithograffeg sganio): mesurwch uchder sawl pwynt yn yr ardal hollt wedi'i sganio yn ddeinamig, ac yna gwneud iawn yn barhaus ar hyd y cyfeiriad sganio. Wrth gwrs, mae'n bwysig gwybod bod yr adborth o lefelu yn cael ei gyflawni trwy symud y llwyfan wafer silicon i fyny ac i lawr a gogwyddo ar hyd y cyfeiriad nad yw'n sganio. Dim ond macrosgopig y gall ei iawndal fod, yn gyffredinol ar y lefel milimedr. Ar ben hynny, yn y cyfeiriad nad yw'n sganio (cyfeiriad X), dim ond yn ôl y gogwyddiad gorchymyn cyntaf y gellir ei brosesu, ac ni ellir digolledu unrhyw grymedd aflinol (fel crymedd maes lens a warping wafer silicon), fel y dangosir yn Ffigur 7.21 .
Mewn modd deinamig, gall rhai peiriannau lithograffeg hefyd roi'r gorau i fesur lefelu ar gyfer ardaloedd datguddiad anghyflawn (ergydion) neu ardaloedd sglodion ar ymyl y wafer silicon (ardal amlygiad gydag uchafswm o
yn gallu cynnwys llawer o ardaloedd sglodion, a elwir yn marw), a defnyddio'r data lefelu ardal datguddiad neu sglodion o'i gwmpas ar gyfer epitaxy er mwyn osgoi gwallau mesur a achosir gan wyriad uchder gormodol a haen ffilm anghyflawn ar ymyl y wafer silicon. Mewn peiriannau lithograffeg ASML, gelwir y swyddogaeth hon yn "Circuit Dependent Focus Edge Clearance" (CDFEC).
Mae yna nifer o brif ffactorau sy'n effeithio ar ddyfnder y ffocws: agorfa rifiadol y system, cyflwr goleuo, lled llinell y patrwm, dwysedd y patrwm, tymheredd pobi y ffotoresist, ac ati Fel y dangosir yn Ffigur 7.22, yn ôl opteg tonnau , ar y hyd ffocal gorau, mae gan yr holl belydrau golau sy'n cydgyfeirio i'r ffocws yr un cyfnod;
Fodd bynnag, yn y sefyllfa ddiffocws, mae'r pelydrau golau sy'n mynd trwy ymyl y lens a'r pelydrau golau sy'n mynd trwy ganol y lens yn teithio ar wahanol lwybrau optegol, a'u gwahaniaeth yw (FF′- OF′). Pan fydd yr agorfa rifiadol yn cynyddu, mae'r gwahaniaeth llwybr optegol hefyd yn cynyddu, ac mae dwyster y golau ffocal gwirioneddol yn y pwynt defocus yn dod yn llai, neu mae dyfnder y ffocws yn dod yn llai. O dan amodau goleuo golau cyfochrog, mae dyfnder ffocws (Rayleigh) yn cael ei roi yn gyffredinol gan y fformiwla ganlynol, hynny yw,
Lle θ yw ongl agoriadol uchaf y lens, sy'n cyfateb i'r agorfa rifiadol NA. Pan fydd NA yn gymharol fach, gellir ei ysgrifennu'n fras fel
Gellir gweld pan fo'r NA yn fwy, mae dyfnder y ffocws yn llai, ac mae dyfnder y ffocws mewn cyfrannedd gwrthdro â sgwâr yr agorfa rifiadol.
Nid yn unig mae'r agorfa rifiadol yn effeithio ar ddyfnder y ffocws, ond hefyd yr amodau goleuo. Er enghraifft, ar gyfer graffeg trwchus, ac mae'r cyfnod gofodol yn llai na λ /NA, bydd goleuo oddi ar yr echelin yn cynyddu dyfnder y ffocws. Bydd y rhan hon yn cael ei thrafod eto yn Adran 7.1 o Adran 7 gyda golau oddi ar yr echelin. Yn ogystal, bydd lled llinell y graffeg hefyd yn effeithio ar ddyfnder y ffocws. Er enghraifft, mae dyfnder ffocws graffeg bach yn gyffredinol yn llai na graffeg bras. Mae hyn oherwydd bod ongl tonnau diffreithiant graffeg bach yn gymharol fawr, ac mae'r ongl rhwng eu cydgyfeiriant yn yr awyren ffocal yn gymharol fawr. Fel y soniwyd uchod, bydd dyfnder y ffocws yn llai. Yn ogystal, bydd tymheredd pobi y photoresist hefyd yn effeithio ar ddyfnder y ffocws i raddau. Bydd pobi ôl-amlygiad uwch (PEB) yn achosi cyferbyniad y ddelwedd ofodol ar gyfartaledd yn y cyfeiriad fertigol (Z) o fewn trwch y ffotoresist, gan arwain at ddyfnder ffocws cynyddol. Fodd bynnag, mae hyn ar draul lleihau'r cyferbyniad delwedd uchaf.
Ffactor Gwall Mwgwd
Diffinnir y Ffactor Gwall Mwgwd (MEF) neu'r Ffactor Gwella Gwall Mwgwd (MEEF) fel deilliad rhannol lled y llinell a ddatgelir ar y wafer silicon mewn perthynas â lled llinell y mwgwd. Mae'r ffactor gwall mwgwd yn cael ei achosi'n bennaf gan ddifreithiant y system optegol a bydd yn dod yn fwy oherwydd ffyddlondeb cyfyngedig y ffotoresydd i'r ddelwedd ofodol. Mae'r ffactorau sy'n effeithio ar y ffactor gwall mwgwd yn cynnwys amodau goleuo, eiddo ffotoresist, aberrations lens peiriant lithograffeg, tymheredd ôl-bobi (PEB), ac ati Yn ystod y degawd diwethaf, bu llawer o adroddiadau ar yr ymchwil i ffactorau gwall mwgwd yn y llenyddiaeth. O'r astudiaethau hyn, gellir gweld mai'r lleiaf yw'r cyfnod gofodol neu'r lleiaf yw'r cyferbyniad delwedd, y mwyaf yw'r ffactor gwall mwgwd. Ar gyfer patrymau sy'n llawer mwy na'r donfedd amlygiad, neu yn yr ystod linellol fel y'i gelwir, mae'r ffactor gwall mwgwd fel arfer yn agos iawn at 1. Ar gyfer patrymau sy'n agos at neu'n llai na'r donfedd, bydd y ffactor gwall mwgwd yn cynyddu'n sylweddol . Fodd bynnag, ac eithrio'r achosion arbennig canlynol, yn gyffredinol nid yw'r ffactor gwall mwgwd yn llai nag 1:
(1) Gall lithograffeg llinell gan ddefnyddio mwgwd sifft cam eiledol gynhyrchu ffactor gwall mwgwd yn sylweddol llai nag 1. Mae hyn oherwydd bod y dwysedd golau lleiaf yn y dosbarthiad maes delwedd ofodol yn cael ei achosi'n bennaf gan y treiglad cyfnod 180 gradd a gynhyrchir gan y parth cyfnod cyfagos . Nid yw newid lled y llinell fetel ar y mwgwd yn y treiglad cyfnod yn cael fawr o effaith ar led y llinell.
(2) Bydd y ffactor gwall mwgwd yn sylweddol llai nag 1 ger y strwythur iawndal bach yn y cywiro effaith agosrwydd optegol. Mae hyn oherwydd na all newidiadau bach i'r prif batrwm gael eu nodi'n sensitif gan y system ddelweddu gyda datrysiad cyfyngedig a achosir gan ddifreithiant.
Fel arfer, ar gyfer patrymau estynedig yn ofodol megis llinellau neu rhigolau a thyllau cyswllt, mae'r ffactor gwall mwgwd yn hafal i neu'n fwy na 1. Oherwydd bod pwysigrwydd y ffactor gwall mwgwd yn gorwedd yn ei berthynas â lled llinell a chost mwgwd, mae'n dod yn iawn Mae'n bwysig ei gyfyngu i ystod fach. Er enghraifft, ar gyfer yr haen giât â gofynion unffurfiaeth lled llinell hynod o uchel, fel arfer mae'n ofynnol rheoli'r ffactor gwall mwgwd o dan 1.5 (ar gyfer prosesau 90nm a phrosesau ehangach).
Tan yn ddiweddar, roedd angen efelychu rhifiadol neu fesur arbrofol er mwyn cael data ar ffactorau gwall mwgwd. Ar gyfer efelychiad rhifiadol, mae cyflawni rhywfaint o gywirdeb yn gofyn am ddibynnu ar brofiad o osod paramedrau efelychu. Os oes angen gwybodaeth am ddosbarthiad ffactorau gwall mwgwd yn y gofod paramedr lithograffeg cyfan, bydd dulliau o'r fath yn cymryd amser hir i'w defnyddio. Mewn gwirionedd, ar gyfer delweddu llinellau neu rigolau trwchus, mae gan y ffactor gwall mwgwd fynegiant bras dadansoddol mewn theori. O dan yr amodau arbennig bod y cyfnod gofodol p yn llai na λ /NA ac mae lled y llinell yn hafal i lled y rhigol, o dan amodau goleuo annular, gellir symleiddio ac ysgrifennu'r mynegiant dadansoddol yn y ffurf ganlynol, hynny yw ,
+, - yn berthnasol i rhigolau a llinellau, yn y drefn honno. Yn eu plith, σ yw'r paramedr cydlyniad rhannol (0 ＜σ ＜1), yw'r ffactor trawsyrru osgled yn y mwgwd symud cam gwanedig (ee, ar gyfer mwgwd gwanedig o 6%, yw 0.25 ), n yw'r mynegai plygiant ffotoresist (fel arfer rhwng 1.7 a 1.8), ac a yw'r hyd trylediad ffotoasid cyfatebol o dan y model trothwy (yn dibynnu ar y nodau technoleg gwahanol, fel arfer o 5 i 10 nm am 32 i 45 nod nm i 70 nm ar gyfer nodau 0.18 i 0.25 μm).
Ar gyfer y mwgwd symud cam bob yn ail (Alt-PSM), mae gan MEF fynegiant symlach, sef
Yn eu plith, mae'r cyfnod gofodol t<3λ / (2NA), CD refers to the line width on the silicon wafer, and δ refers to the line width on the mask. If we plot equation (7-21), we can get the result in Figure 7.23. It can be seen that MEF increases rapidly as the spatial period decreases, and increases as the photoacid diffusion length increases.
Os yw'r holl baramedrau ac eithrio'r hyd trylediad ffotoasid mewn fformiwla (7-21) yn hysbys, gellir cael hyd trylediad y ffotoasid trwy osod y data arbrofol. Dengys y canlyniadau, ar ôl 40 eiliad o ôl-bobi, bod hyd trylediad ffotoasid math penodol o ffotoresist 193nm yn 27nm; ar ôl 60 eiliad o ôl-bobi, mae'r hyd trylediad yn dod yn 33nm. Ac oherwydd cywirdeb y data, cywirdeb mesur hyd trylediad y ffotoasid yw ±2nm. Mae hwn yn drefn maint sy'n uwch na chywirdeb dulliau mesur blaenorol, fel y dangosir yn Ffigur 7.24. Gellir defnyddio'r ffactor gwall mwgwd hefyd i gyfrifo gofynion lled llinell y mwgwd ar gyfer unffurfiaeth lled llinell, yn ogystal â gosod rheolau bylchu graffeg dau ddimensiwn wrth gywiro effaith agosrwydd optegol. Ar gyfer graffig dau-ddimensiwn gyda therfynau llinell fyrrach, fel y dangosir yn Ffigur 7.25, trwy gyfrifo swyddogaeth lledaenu pwynt syml a rhywfaint o frasamcan o'r trylediad ffotoasid, gall fformiwla ddadansoddol bron ar gyfer effaith agosrwydd optegol diwedd llinell fod. a gafwyd, hynny yw,
Lle PSF yw'r swyddogaeth lledaenu pwynt, mae'r isysgrif "D" yn cynrychioli trylediad y ffotoasid, a yn cynrychioli hyd trylediad ffotoasid, n=1, mae 2 yn cyfateb i amodau goleuo cydlynol ac anghydlynol, a
Unffurfiaeth lled llinell
Yn gyffredinol, rhennir unffurfiaeth lled llinell mewn prosesau lled-ddargludyddion yn: ardal sglodion, ardal saethu, ardal wafer, ardal lot, ac ardal lot-i-lot. Rhestrir y ffactorau sy'n effeithio ar unffurfiaeth lled llinell a'r dadansoddiad cyffredinol o'r ystod effaith yn Nhabl 7.2. O Dabl 7.2, gallwn ganfod bod:
1) Yn gyffredinol, mae problemau a achosir gan beiriannau lithograffeg a ffenestri proses yn cael effaith eang.
(2) Yn gyffredinol, mae problemau a achosir gan gamgymeriadau gweithgynhyrchu masgiau neu effeithiau agosrwydd optegol yn gyfyngedig i'r ardal amlygiad.
(3) Yn gyffredinol, mae problemau a achosir gan cotio neu is-haen yn gyfyngedig i'r wafer silicon.
Yn gyffredinol, mae dyfeisiau CMOS yn gofyn am unffurfiaeth lled llinell o tua ±10% o led y llinell. Ar gyfer gatiau, y cywirdeb rheoli cyffredinol yw ±7%. Mae hyn oherwydd mewn prosesau islaw'r nod 0.18μm, yn gyffredinol mae proses ysgythru "trimio" lled llinell ar ôl lithograffeg a chyn ysgythru, sy'n lleihau ymhellach lled y llinell lithograffeg i led llinell y ddyfais, neu'n agos at lled llinell y ddyfais, sy'n yn gyffredinol 70% o led y llinell lithograffeg. Gan fod rheolaeth lled llinell y ddyfais yn ±10%, mae lled llinell lithograffeg yn dod yn ±7%.
Mae yna lawer o ffyrdd i wella unffurfiaeth lled llinell lithograffeg, megis gwneud iawn am y dosbarthiad ynni datguddiad yn nosbarthiad goleuo'r peiriant lithograffi yn seiliedig ar y canlyniadau mesur unffurfiaeth amlygiad yn yr ardal amlygiad. Gellir cyflawni'r iawndal hwn ar ddwy lefel. Gellir ei ddigolledu yn y cysonion peiriant, sy'n berthnasol i'r holl amodau goleuo, neu gellir ei ddigolledu yn yr is-reolwaith amlygiad (yn dilyn rhaglen amlygiad benodol). Yn y modd hwn, gall dargedu lefel benodol yn gywir gyda gofynion unffurfiaeth llym. Gellir ei wella hefyd trwy ddadansoddi achos gwraidd lled llinell lithograffeg anwastad. Er enghraifft, problem nodweddiadol yw dylanwad y gwahaniaeth uchder a achosir gan strwythur y broses ar y swbstrad wafer silicon ar unffurfiaeth lled llinell y giât. Er enghraifft, bydd unffurfiaeth lled llinell leol (Amrywiad CD Lleol, LCDV) yr haen giât a drafodwyd yn [6] yn dirywio oherwydd amrywiad uchder y swbstrad. Dangosir yr amrywiad hwn yn Ffigur 7.28.
Dangosir y newidiadau lled llinell a achosir gan y gwahaniaeth uchder yn Ffigur 7.29 a Ffigur 7.30. Gellir gweld, wrth i'r gwahaniaeth uchder ostwng yn raddol, bod lled y llinell yn gostwng yn raddol i werth sefydlog.
1. Gwella unffurfiaeth lled llinell yn yr ardal sglodion neu yn yr ardal graffeg
Gan fod llawer o ffactorau'n effeithio ar yr ystod hon, dim ond rhai prif ddulliau sy'n cael eu trafod.
(1) Gwella ffenestr y broses a gwneud y gorau o'r ffenestr broses.
Ar gyfer graffeg drwchus, gellir defnyddio goleuo oddi ar yr echel i wella cyferbyniad a dyfnder ffocws, a gellir defnyddio masgiau newid cam i wella cyferbyniad;
Ar gyfer graffeg ynysig, gellir defnyddio stribedi gwasgariad is-diffrediad (SRAF) i wella dyfnder ffocws graffeg ynysig;
Ar gyfer graffeg lled-ynysu, hynny yw, mae'r cyfnod gofodol yn llai na dwywaith yr isafswm cyfnod gofodol ac ychydig yn fwy na'r cyfnod gofodol lleiaf, bydd ffenestr y broses yma yn cyrraedd cyflwr bron yn anodd, a elwir hefyd yn "traw gwaharddedig", fel y dangosir yn Ffigur 7.31
Fel y gwelir o Ffigur 7.31, o'i gymharu â'r cyfnod gofodol lleiaf o 310nm, mae lled y llinell yn disgyn o 130nm i tua 90nm ger y cyfnod 500nm. Mae hyn (na ddangosir yma) hefyd yn golygu gostyngiad sylweddol mewn cyferbyniad a dyfnder ffocws. Mae'r gwaharddiad ar gyfnod gofodol yn cael ei achosi gan yr angen i gynnal lled llinell isaf sefydlog yn lithograffeg cylchedau rhesymeg, sy'n arwain at ddiffyg cyferbyniad difrifol mewn delweddu bylchiad nad yw'n gyfartal mewn gwahanol gyfnodau gofodol neu batrymau cyfagos. Fe'i hachosir yn bennaf gan fod goleuadau Off-echel yn gosod cyfyngiadau ar graffeg lled-drwchus. Fel arfer, dim ond am y cyfnod gofod lleiaf y mae goleuadau oddi ar yr echel yn cael cymorth cryf, ond mae'n cael effaith negyddol benodol ar y graffeg "lled-drwchus" fel y'i gelwir yn y cyfnod gofod lleiaf a 2 gwaith y cyfnod gofod lleiaf. Er mwyn gwella ffenestr y broses yn ystod y cyfnod gwaharddedig fel y'i gelwir, dylid lleihau'r ongl oddi ar echel y goleuo oddi ar yr echel yn briodol i gyflawni perfformiad unffurfiaeth lled llinell gytbwys.
(2) Gwella cywirdeb a dibynadwyedd cywiro effaith optegol agosrwydd.
Y broses sylfaenol o gywiro effaith agosrwydd optegol yw: wrth sefydlu'r model, dyluniwch rai graffeg graddnodi yn gyntaf ar y mwgwd prawf fel y dangosir yn Ffigur 7.32. Yna, mae maint patrwm y photoresist ar y wafer silicon yn cael ei sicrhau trwy ddatgelu'r wafer silicon, ac yna caiff y model ei galibro (pennir paramedrau perthnasol y model), a chyfrifir y swm cywiro ar yr un pryd. Yna, yn seiliedig ar y tebygrwydd rhwng y graff gwirioneddol a'r graff graddnodi, caiff ei gywiro yn ôl y model.
Mae cywirdeb cywiro effaith agosrwydd optegol yn dibynnu ar y ffactorau canlynol: cywirdeb mesur data linewidth wafer silicon, cywirdeb gosod model, a rhesymoledd a dibynadwyedd algorithm cywiro patrwm cylched y model, megis dull samplu (darnio), dwysedd pwynt samplu Dewiswch, maint cam cywir, ac ati. Ar gyfer modelau ffotoresistiaid, mae modelau trothwy syml yn gyffredinol gan gynnwys trylediad Gaussian (model trothwy gyda trylediad gaussian) a modelau gwrthsefyll trothwy amrywiol. Mae'r cyntaf yn tybio mai switsh golau yw'r ffotoresydd. Pan fydd y dwysedd golau yn cyrraedd trothwy penodol, mae cyfradd diddymu'r ffotoresist yn y datblygwr yn newid yn sydyn. Mae'r olaf oherwydd gwyriad y cyntaf oddi wrth ddata arbrofol. Mae'r olaf o'r farn bod ffotoresist yn system gymhleth, ac mae ei drothwy adwaith yn gysylltiedig â'r dwysedd golau uchaf a graddiant yr arddwysedd golau uchaf (a fydd yn achosi trylediad cyfeiriadol yr asiant ffotosensitif), a gall fod yn berthynas aflinol. A gall yr olaf hefyd ddisgrifio rhai gwyriadau lled llinell ysgythru ar batrymau trwchus i unig. Wrth gwrs, ni all y math hwn o fodel ddangos y ddelwedd gorfforol yn glir iawn. A siarad yn gyffredinol, mae delwedd gorfforol y model trothwy ynghyd â gwasgariad Gaussian yn glir iawn, ac mae pobl yn ei ddefnyddio'n fwy, yn enwedig wrth ddatblygu prosesau a gwaith optimeiddio prosesau. O ran cywiro effaith agosrwydd optegol, gan fod angen adeiladu model sy'n gywir i ychydig o nanometrau mewn amser byr iawn, mae ychwanegu rhai paramedrau ychwanegol na ellir esbonio'n glir eu hystyr corfforol yn anochel ac mae hefyd yn fesur dros dro.
Wrth gwrs, wrth i'r broses ffotolithograffeg barhau i ddatblygu, bydd y model cywiro effaith agosrwydd ffotolithograffeg yn parhau i esblygu ac amsugno paramedrau ag ystyron corfforol. Er mwyn cynyddu cywirdeb y model, gallwch ehangu cynrychioldeb y graffeg mesur trwy gynyddu nifer y pwyntiau mesur (fel 3 i 5 gwaith), hynny yw, gwella'r graffeg graddnodi (mesurydd), fel y dangosir yn Ffigur 7.32. Mae'r un graffeg dylunio cylchedau mewn Cydberthyniadau a thebygrwydd mewn siapiau geometrig. Yn ystod y broses gosod model, ceisiwch ddefnyddio paramedrau ffisegol a bwydo'r gwallau gosod yn ôl i'r peiriannydd lithograffeg i'w dadansoddi i ddileu gwallau posibl. Bydd cywiro effaith agosrwydd optegol yn cael ei drafod yn fanwl mewn pennod arall.
(3) Optimeiddio trwch yr haen gwrth-fyfyrio.
Oherwydd y gwahaniaeth mewn mynegai plygiannol (gwerthoedd n a k) rhwng y ffotoresist a'r swbstrad, bydd rhan o'r golau goleuo'n cael ei adlewyrchu yn ôl o'r rhyngwyneb rhwng y ffotoresist a'r swbstrad, gan amharu ar y golau delweddu digwyddiad. Pan fydd yr ymyrraeth hon yn ddifrifol, gall hyd yn oed gynhyrchu effaith tonnau sefydlog, fel y dangosir yn Ffigur 7.33 (c). Mae Ffigur 7.33 (c) yn dangos croestoriad y ffotoresydd i-lein 365nm neu 248nm. Oherwydd bod y pellter rhwng y copaon yn y don sefydlog yn hanner tonfedd, ac mae mynegai plygiannol n y ffotoresydd yn gyffredinol tua 1.6 i 1.7, yn ôl nifer y brigau (~10), gellir casglu bod trwch y photoresist tua 0.7 i 1.2μm. Mae trwch ffotoresist 193nm fel arfer yn llai na 300nm. Er mwyn dileu'r golau adlewyrchiedig ar waelod y photoresist, defnyddir cotio gwrth-fyfyrio gwaelod (BARC) yn gyffredinol, fel y dangosir yn Ffigur 7.34 (a). Yn Ffigur 7.34 (a), ychwanegir rhyngwyneb ar ôl ychwanegu'r haen gwrth-fyfyrio gwaelod. Gellir addasu cam y golau adlewyrchiedig rhwng yr haen gwrth-fyfyrio a'r swbstrad trwy addasu trwch yr haen gwrth-fyfyrio i wrthbwyso'r golau adlewyrchiedig rhwng y ffotoresist a'r haen gwrth-fyfyrio, a thrwy hynny ddileu'r golau adlewyrchiedig yn y waelod y photoresist. Ar gyfer yr haen gwrth-fyfyrio, os yw gwrth-fyfyrio llym i'w gyflawni ar drwch o tua 1/4 tonfedd, mae angen addasu mynegai plygiannol n yr haen gwrth-fyfyrio yn fanwl gywir fel ei fod rhwng nSwbstradac nFfoto-resisto'r swbstrad, hynny yw,
(4) Optimeiddio trwch a chromlin swing y photoresist
Hyd yn oed gyda'r haen gwrth-fyfyrio gwaelod, bydd rhywfaint o olau gweddilliol yn dal i gael ei adlewyrchu o waelod y photoresist. Bydd y rhan hon o'r golau yn ymyrryd â'r golau adlewyrchiedig o frig y ffotoresydd, fel y dangosir yn Ffigur 7.35 (a) a Ffigur 7.35 (b). Wrth i drwch y ffotoresistiaid newid, mae cam "golau a adlewyrchir 0" a "golau a adlewyrchir 1" yn newid o bryd i'w gilydd, gan achosi ymyrraeth. Bydd ailddosbarthu egni trwy ymyrraeth yn achosi i'r egni sy'n mynd i mewn i'r ffotoresist newid o bryd i'w gilydd wrth i drwch y ffotoresist newid, felly bydd lled y llinell yn newid o bryd i'w gilydd wrth i drwch y ffotoresist newid, fel y dangosir yn Ffigur 7.35 (b). Yn gyffredinol, mae yna sawl ffordd o ddatrys y broblem o led llinell yn amrywio gyda thrwch ffotoresistiaid:
Optimeiddio trwch a mynegai plygiannol yr haen gwrth-fyfyrio (dewiswch haen gwrth-fyfyrio addas)
Dewiswch ddwy haen gwrth-fyfyrio (yn gyffredinol mae un ohonynt yn haen gwrth-fyfyrio anorganig, fel silicon ocsinitrid SiON)
Ychwanegu gorchudd gwrth-fyfyrio uchaf (Top ARC, TARC) i gael gwared ar y golau adlewyrchiedig ar ben y ffotoresydd
Fodd bynnag, bydd ychwanegu haen gwrth-fyfyrio yn gwneud y broses yn fwy cymhleth a drud. Pan fydd ffenestr y broses yn dal yn dderbyniol, dewisir y trwch gyda'r lled llinell lleiaf yn gyffredinol. Mae hyn oherwydd pan fydd trwch y ffotoresist yn symud, bydd lled y llinell yn dod yn fwy, nid yn llai, fel bod ffenestr y broses yn mynd yn sylweddol llai.
2. Dulliau eraill i wella unffurfiaeth lled llinell
Gwella unffurfiaeth goleuo hollt, aberration, hyd ffocal a rheolaeth lefelu, cywirdeb cydamseru platfform a chywirdeb rheoli tymheredd y peiriant lithograffeg; gwella unffurfiaeth lled llinell mwgwd; gwella'r swbstrad a lleihau dylanwad y swbstrad ar lithograffeg (gan gynnwys cynyddu dyfnder y ffocws a gwella'r haen gwrth-fyfyrio). Yn eu plith, soniodd Adran 4.2 fod cynyddu unffurfiaeth y patrwm dylunio yn ffafriol i wella cywirdeb lefelu a chynyddu dyfnder y ffocws mewn gwirionedd. Yn gyffredinol, mae garwedd ymyl y patrwm yn cael ei achosi gan y ffactorau canlynol:
(1) Garwedd cynhenid y ffotoresydd: Mae'n gysylltiedig â phwysau moleciwlaidd y ffotoresist, dosbarthiad maint y pwysau moleciwlaidd a chrynodiad y generadur ffotoasid (PAG).
(2) Cyferbyniad cyfradd diddymu datblygiad ffotoresist â chynnydd dwyster golau: Po fwyaf serth yw'r newid yn y gyfradd diddymu gyda dwyster golau ger yr egni trothwy, y lleiaf yw'r garwedd a achosir gan ddatblygiad rhannol.
(3) Sensitifrwydd ffotoresistig: Po leiaf y mae'r ffotoresist yn dibynnu ar bobi ôl-amlygiad (PEB), y mwyaf yw garwder lled y llinell yn debygol o fod. Gall pobi ôl-amlygiad ddileu rhywfaint o ddiffyg unffurfiaeth.
(4) Cyferbyniad neu ymyl egni'r ddelwedd ffotolithograffig: Po fwyaf yw'r cyferbyniad, y culaf yw'r ardal lle mae ymyl y patrwm yn cael ei ddatblygu, a'r isaf yw'r garwedd. Fe'i mynegir yn gyffredinol gan y berthynas rhwng garwedd lled llinell a llethr log delwedd (ILS).
Ar gyfer ffotoresyddion sydd wedi'u chwyddo'n gemegol, bydd pob moleciwl ffotoasid a gynhyrchir gan yr adwaith ffotocemegol yn cael adwaith catalytig dadamddiffyn o fewn ystod o hyd trylediad gyda'r pwynt cynhyrchu fel canol y cylch a'r radiws fel y radiws. Yn gyffredinol, ar gyfer ffotoresyddion 193nm, mae'r hyd trylediad yn yr ystod o 5 i 30nm. Po hiraf yw hyd y trylediad, y gorau yw'r garwder patrwm pan nad yw cyferbyniad y ddelwedd wedi newid. Fodd bynnag, yn agos at y terfyn datrysiad, megis ger yr hanner traw o 45nm, bydd cynnydd mewn hyd trylediad yn arwain at ostyngiad mewn cyferbyniad delwedd ofodol, a bydd gostyngiad mewn cyferbyniad delwedd ofodol hefyd yn arwain at gynnydd mewn garwedd patrwm.
Mae cyfradd diddymu ffotoresist yn gyffredinol yn newid o lefel isel iawn i lefel uchel iawn mewn modd cam wrth i ddwysedd y golau newid. Os yw'r newid tebyg i gam hwn yn fwy serth, bydd yr ardal "datblygiad rhannol" fel y'i gelwir, hynny yw, yr ardal bontio yng nghanol y newid cam, yn cael ei leihau, a thrwy hynny leihau garwedd y patrwm. Wrth gwrs, bydd gormod o wrthgyferbyniad diddymu hefyd yn effeithio ar ddyfnder y ffocws. Ar gyfer rhai ffotoresyddion 248nm a 365nm, gall cyferbyniad datblygiad ychydig yn llai ymestyn dyfnder y ffocws i raddau, fel y dangosir yn Ffigur 7.36.
Po uchaf yw sensitifrwydd y ffotoresist, y byrraf yw'r hyd trylediad ffotoasid (po uchaf yw ffyddlondeb y ddelwedd o'r awyr a'r uchaf yw'r cydraniad), oherwydd yn gyffredinol mae ffotoresyddion o'r fath yn llai dibynnol ar bobi ôl-amlygiad, a all arwain at ryw raddau. o garwedd patrwm. Fodd bynnag, os cynyddir crynodiad y generadur ffotoasid ar yr un pryd, gellir gwella'r sefyllfa hon. Gall gwella cyferbyniad y ddelwedd ffotoresist leihau garwedd y patrwm, fel y dangosir yn Ffigur 7.37.
Mae roundness tyllau cyswllt a vias yn debyg i garwedd y patrwm. Mae hefyd yn gysylltiedig â thrylediad ffotoasid, crynodiad ffotoasid, cyferbyniad delwedd ofodol, a chyferbyniad datblygiad ffotoresist. Ni fyddwn yn eu trafod fesul un yma.
Morffoleg ffotoresistiaid
Mae annormaleddau mewn morffoleg ffotoresistiaid yn cynnwys ongl gogwydd wal ochr, ton sefyll, colli trwch, sylfaen gwaelod, toriad gwaelod, top T, talgrynnu uchaf, garwder lled llinell, cymhareb agwedd / dympio patrwm, gweddillion gwaelod, ac ati. Byddwn yn eu trafod fesul un , fel y dangosir yn Ffigur 7.38.
Ongl wal ochr: Mae hyn yn gyffredinol oherwydd bod y golau sy'n mynd i mewn i waelod y ffotoresydd yn wannach na'r golau ar y brig (oherwydd bod y ffotoresydd yn amsugno golau). Yr ateb yn gyffredinol yw lleihau amsugno golau gan y photoresist tra'n cynyddu sensitifrwydd y photoresist i olau. Gellir cyflawni hyn trwy gynyddu ychwanegu cydrannau ffotosensitif a chynyddu effaith catalytig ffotoasidau yn yr adwaith dad-amddiffyn (adwaith tryledu-catalysis). Bydd ongl y wal ochr yn cael effaith benodol ar ysgythru, ac mewn achosion difrifol, bydd ongl y wal ochr yn cael ei throsglwyddo i'r deunydd swbstrad ysgythru.
Ton sefydlog: Gellir datrys effaith y tonnau sefydlog yn effeithiol trwy ychwanegu haen gwrth-fyfyrio a chynyddu trylediad y ffotosensitizer yn briodol (megis trwy gynyddu tymheredd neu amser ôl-bobi i gynyddu trylediad ffotoasidau).
Colli trwch: Gan fod top y photoresist yn derbyn y golau cryfaf a bod y brig yn agored i'r datblygwr mwyaf, bydd trwch y ffotoresist yn cael ei golli i raddau ar ôl cwblhau'r datblygiad.
Sylfaen: Mae'r sylfaen waelod yn cael ei achosi'n gyffredinol gan yr anghydbwysedd asid-sylfaen rhwng y ffotoresydd a'r swbstrad (fel yr haen gwrth-fyfyrio gwaelod). Os yw'r swbstrad yn gymharol alcalïaidd neu hydroffilig, bydd y ffotoasid yn cael ei niwtraleiddio neu ei amsugno i'r swbstrad, gan beryglu'r adwaith dad-amddiffyn ar waelod y ffotoresist. Yr ateb i'r broblem hon yn gyffredinol yw cynyddu asidedd y swbstrad, cynyddu tymheredd pobi cyn-amlygiad y ffotoresist a'r haen gwrth-adlewyrchol, er mwyn cyfyngu ar ymlediad y ffotoasid yn y ffotoresist ac i'r swbstrad. Fodd bynnag, bydd cyfyngu ar y trylediad hefyd yn effeithio ar eiddo eraill, megis garwder y patrwm, dyfnder y ffocws, ac ati.
Tandoriad: Yn groes i'r sylfaen gwaelod, mae tandorri oherwydd yr asidedd uwch ar waelod y ffotoresist, ac mae'r adwaith dad-amddiffyn ar y gwaelod yn uwch na'r hyn mewn mannau eraill. Mae'r ateb yn union i'r gwrthwyneb i'r uchod.
Topping T: Mae topio T yn cael ei achosi gan y cydrannau alcalïaidd (sylfaenol) yn yr aer yn y ffatri, fel amonia, amonia (amonia), a chyfansoddion organig amin (amine), sy'n treiddio i ben y ffotoresist ac yn niwtraleiddio. rhan o'r ffotoasid, gan arwain at lled llinell leol mwy ar y brig, ac mewn achosion difrifol, bydd yn achosi adlyniad llinell. Yr ateb yw rheoli cynnwys alcali yr aer yn yr ardal ffotolithograffeg yn llym, fel arfer yn llai na 20 ppb (rhannau fesul biliwn), a cheisio lleihau'r amser rhag dod i gysylltiad ag oedi ar ôl amlygiad.
Talgrynnu uchaf: Yn gyffredinol, mae'r arddwysedd golau sy'n cael ei arbelydru ar ben y ffotoresist yn gymharol fawr. Pan nad yw cyferbyniad datblygiad y photoresist yn uchel iawn, bydd y rhan hon o'r golau cynyddol yn arwain at gyfradd diddymu uwch, gan achosi'r brig i grwn.
Garwedd linewidth: Mae garwedd linewidth wedi'i drafod o'r blaen.
Cymhareb agwedd / cwymp patrwm: Trafodir y gymhareb agwedd oherwydd yn ystod y broses ddatblygu, bydd y datblygwr, dŵr deionized, ac ati yn cynhyrchu tensiwn ochrol a ffurfiwyd gan densiwn arwyneb yn y patrwm ffotoresist ar ôl ei ddatblygu, fel y dangosir yn Ffigur 7.39. Ar gyfer patrymau trwchus, gan fod y tensiwn ar y ddwy ochr yn fras yr un fath, nid yw'r broblem yn rhy fawr. Fodd bynnag, ar gyfer y patrwm ar ymyl y patrwm trwchus, os yw'r gymhareb agwedd yn fawr, bydd yn destun tensiwn unochrog. Ynghyd ag aflonyddwch cylchdroi cyflym yn ystod y broses ddatblygu, gall y patrwm ddymchwel. Mae arbrofion yn dangos bod cymhareb uchder-i-led uwch na 3:1 yn gyffredinol yn fwy peryglus.
Scumming: Y rheswm dros scumming yn gyffredinol yw nad yw'r photoresist gwaelod yn amsugno digon o olau, gan arwain at ddatblygiad rhannol. Er mwyn gwella cydraniad y photoresist, mae angen lleihau hyd trylediad y ffotoasid, a lleihau'r unffurfiaeth datblygiad gofodol a achosir gan ymlediad y ffotoasid. Yn y modd hwn, mae garwedd y gofod yn cynyddu. Yn gyffredinol, gellir lleihau'r sgumio gwaelod trwy optimeiddio'r amodau goleuo, gogwydd lled llinell y mwgwd, a thymheredd ac amser pobi i wella'r cyferbyniad delwedd ofodol a chynyddu'r amlygiad fesul ardal uned.
Cywirdeb aliniad a throshaenu
Mae aliniad yn cyfeirio at y cofrestriad rhwng haenau. Yn gyffredinol, mae angen i'r cywirdeb troshaen rhwng haenau fod tua 25% ~ 30% o faint critigol (maint lleiaf) y wafer silicon. Yma byddwn yn trafod yr agweddau canlynol: proses troshaenu, paramedrau troshaenu a hafaliadau, marciau troshaenu, offer a materion technegol yn ymwneud â throshaen, a phrosesau sy'n effeithio ar gywirdeb troshaen.
Rhennir y broses troshaenu yn y cynhyrchiad marc aliniad haen gyntaf (neu haen flaen), aliniad, datrysiad aliniad, iawndal peiriant ffotolithograffeg, datguddiad, mesur cywirdeb troshaen ar ôl datguddiad, a chyfrifo rownd nesaf iawndal aliniad, fel y dangosir yn Ffigur 7.40 . Pwrpas troshaenu yw gwneud y mwyaf o orgyffwrdd y cyfesurynnau ar y wafer silicon gyda'r llwyfan wafer silicon (hynny yw, cyfesurynnau'r peiriant ffotolithograffeg). Ar gyfer y rhan llinol, mae pedwar paramedr: cyfieithu (Tx, Ty), o amgylch yr echelin fertigol (Z), cylchdro (R), a chwyddo (M). Gellir sefydlu'r berthynas ganlynol rhwng y system cydlynu wafferi silicon (Xw, Yw) a'r system cydgysylltu peiriant ffotolithograffeg (XM, YM):
XM=TX+M[XW cos(R)-YW pechod (R)]
