التحكم في التدفق في الطباعة الحجرية الغمر

لأكثر من عشر سنوات، كانت الطباعة الحجرية المغمورة هي تقنية التعرض الرئيسية في تصنيع أشباه الموصلات. بالمقارنة مع طرق الطباعة الحجرية الجافة التقليدية، تعمل هذه التقنية على تحسين دقة التعريض بشكل كبير عن طريق حقن سائل ذو معامل انكسار عالي في الفجوة بين العدسة وسطح الرقاقة. يعد الحفاظ على نقاء واتساق السائل المغمور وتجنب تكوين القطرات المتبقية في عملية المسح عالي السرعة تحديين رئيسيين يواجهان تطوير تكنولوجيا الطباعة الحجرية المغمورة. يمكن للملوثات والجسيمات والفقاعات والتسخين والضغط الموجود في السائل أن يعطل استمرارية معامل الانكسار. قد تؤدي الحركة عالية السرعة للرقاقة أثناء المسح إلى زعزعة استقرار الغضروف المفصلي عند الواجهة بين السائل والغاز المحيط، مما يؤدي إلى ظهور قطرات متبقية على الرقاقة. سوف تؤثر الظواهر المذكورة أعلاه على أداء التعريض للطباعة الحجرية المغمورة، وهناك حاجة إلى طريقة التحكم في سلوك التدفق المقابلة لحل المشكلة.

1، تأثير التحكم في سلوك التدفق على نقاء السائل وتجانسه

1.1.تأثير سلوك التدفق على نقاء السائل والتوحيد

1.1.1.الجسيمات والملوثات

الجسيمات والملوثات هي المصادر الرئيسية للشوائب الصلبة في السوائل المغمورة. يمكن تصوير الجسيمات العالقة في سائل مغمور بالقرب من سطح الرقاقة أو أعلى مقاوم الضوء في مقاوم الضوء الأساسي أو نقلها إلى مقاوم الضوء أثناء التطوير.

قد تكون الجسيمات موجودة في السائل أو قد تأتي من أي سطح يلمسه السائل. أولاً، السائل المستخدم للغمر يحتوي حتماً على جزيئات وشوائب، لذلك يتم استخدام الماء منزوع الأيونات في الغرفة النظيفة كمحلول غمر ويتم معالجته وتصفيته بشكل أكبر قبل الحقن في رأس الغمر. هناك مشكلة جسيمية أخرى تتمثل في تقشير الفيلم حول مشطوف الرقاقة، والذي يحدث بسبب عدم كفاية الالتصاق بين السطح المشطوف وطلاء السطح. أثناء التعرض، يمكن نقل هذه الجزيئات ذهابًا وإيابًا عبر الغضروف المفصلي السائل من حافة الرقاقة إلى مركز الرقاقة. تتضمن طرق حل هذه المشكلة اختيار مقاوم الضوء وتحسين تركيبة EBR ومعالجة الرقائق. تعتبر منصات الويفر أيضًا مصدرًا محتملاً للجزيئات. عندما يتحرك الرأس المغمور عبر الرقاقة، يلتقط الرأس المغمور الجزيئات ويعيد وضعها. سيؤدي التنظيف التقليدي لطاولة الرقاقة إلى تقليل عدد الجسيمات، وقد ثبت أن تقنية التنظيف في الموقع هي طريقة تنظيف ميدانية فعالة للغاية. يمكن تقليل العيوب الأخرى الناجمة عن جزيئات مقاومة الضوء/الطبقة النهائية الشفافة المترسبة على سطح طبقة مقاومة الضوء أو الطبقة النهائية (مثل عيوب مقاومة الفقاعات) عن طريق تحسين تركيبة الطلاء.

الطريقة الفعالة لحل مشكلة الترشيح هي استخدام معدل ترشيح منخفض للطبقة المقاومة أو الحاجز العلوي. تم أيضًا دراسة شطف الأغشية المقاومة بالماء منزوع الأيونات كبديل لمشكلة الترشيح. بالإضافة إلى ذلك، تكون مساحة الرأس المغمورة أكبر من مساحة مجال التعرض، مما يعني أن الرقاقة يتم نقعها قبل وبعد التعرض، كما هو الحال في عملية التنظيف [38]. وبما أن السائل يستمر في التدفق عبر الرأس المغمور أثناء التعرض والغمر، فستتم إزالة الملوثات الموجودة في السائل المغمور بشكل كبير وبالتالي يمكن أن تحل محل عملية الشطف.

تعكس الفقاعات الضوء الوارد وتكسره. أ) على سطح مقاوم الضوء، وب) يطفو في المحلول المغمور.

عيوب الفقاعات ذات الأحجام المختلفة. أ) 0.85 ميكرومتر، ب) 3 ميكرومتر.

1.1.2.بubble

أحد التحديات الرئيسية للطباعة الحجرية بغمر الفقاعات هو شرط عدم ظهور فقاعات في محلول الغمر أثناء عملية التعرض. تعكس الواجهة المنحنية للغاز والسائل الناتجة عن الفقاعات الضوء الساقط وتنكسره، مما يؤدي إلى انقطاعات في معامل الانكسار ويزيد من تأثيرات التشتت، مما يؤدي في النهاية إلى عيوب في النمط وانخفاض الإنتاجية.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على تأثير الفقاعات هي وقت التعرض، وحجم الفقاعة، وارتفاع الفقاعات فوق الرقاقة، مع أوقات التعرض الأقصر مما يعزز تأثير الفقاعات، مما يتسبب في بقاء الميزات في المنطقة المظللة بكثافة لمزيد من وقت التعرض . ثانيًا، إذا كانت الفقاعة بنفس حجم الطول الموجي للضوء المستخدم للتعرض، فإن الضوء ينثر ويزيد من الضوء الشارد. إذا كان حجم الفقاعة ميكرومترًا أو أكبر، فستحجب الفقاعة الضوء جزئيًا وتغير اتجاهه. أخيرًا، وجدت الدراسة أيضًا أن التأثير الإجمالي للفقاعات على الصورة يعتمد على مسافة الفقاعات من سطح الرقاقة - كلما زادت المسافة، كان التأثير أضعف، حيث يمكن غسل الفقاعات البعيدة عن مقاوم الضوء بسرعة سائل سريع الحركة. إذا كانت نسبة مسافة الفقاعة من الرقاقة إلى قطر الفقاعة هي 4:10، فإن تأثير فقاعة عائمة واحدة لا يكاد يذكر. عندما تقترب الفقاعة من الرقاقة، بسبب تدفق السوائل الأبطأ بالقرب من سطح الرقاقة، يصبح ظل الفقاعة في مستوى الصورة أقوى ويصبح عمرها الافتراضي في مكان معين على الرقاقة أطول. ونتيجة لذلك، تشكل الفقاعات المرتبطة بسطح الرقاقة تهديدًا أكبر بكثير لصورة خالية من العيوب. من خلال الدراسة المنهجية لتأثير تشتت الفقاعات في الطباعة الحجرية المغمورة، من المتوقع أن يكون 60 نانومتر هو الحد الأقصى لحجم الفقاعة الذي لن يسبب عيوبًا عند توصيل الفقاعة بسطح مقاوم الضوء. قد تكون الفقاعات في الطباعة الحجرية المغمورة ناجمة عن تداخل عوامل مختلفة مثل الضغط ودرجة الحرارة والتفاعل الكيميائي الضوئي وديناميكيات الموائع.

1.1.3.التدفئة

أثناء التعرض، يتم تسخين السائل المغمور بشكل غير متساو، وقد يؤثر توزيع درجة الحرارة على الصورة بعدة طرق، بينما ينتج أيضًا كميات صغيرة من الانحرافات الكروية والعالية الترتيب، ويكون عيب التصوير الرئيسي هو عدم التركيز. إذا سمحنا فقط بمقدار 1 نانومتر من إزالة التركيز البؤري، فيجب أن يظل تغير معامل الانكسار صغيرًا جدًا. وبما أن معامل درجة حرارة الماء (dn/dτ=-10-4K-1) كبير جدًا مقارنة بالغاز، فيجب الحفاظ على درجة حرارة السائل في حدود 10 مللي كلفن، مما يضع قيودًا صارمة على التعامل مع السائل وأنظمة التحكم في درجة الحرارة.

1.1.4.ضغط

بالنسبة للطباعة الحجرية المغمورة، فإن اللزوجة العالية والكثافة العالية للسائل المغمور، مقارنة بالهواء في الطباعة الحجرية الجافة، يمكن أن تسبب ضغطًا كبيرًا على كل من العدسة وأسطح الرقاقة. يمكن أن تؤدي هذه الضغوط الطبيعية وضغوط القص إلى تشويه العدسة وانكسارها المزدوج، وبالتالي تعطيل مسار الضوء الموحد.

1.2.طرق التحكم

هناك ثلاث طرق لتقليل السلوكيات المذكورة أعلاه والتي تؤثر على أداء التعرض. لتجنب الشوائب والفقاعات من عملية التعرض،

في قسم

1.2.1 يتم استخدام ترشيح منخفض ومقاوم للضوء منخفض إطلاق الغاز. من أجل منع الفقاعات والجسيمات من الطبع على الرقاقة، القسم

1.2.2 يصف طريقة الأسلاك المحددة وطريقة الطلاء السميك. أخيرًا، لتحقيق التوازن بين درجة الحرارة وتوزيع الإجهاد عن طريق حمل الملوثات والجسيمات والفقاعات والحرارة بعيدًا عن منطقة التعرض،

قسم

1.2.3يستخدم طرق العرض والاسترداد السائلة.

كانت شركة Nikon أول شركة في العالم تقوم بتطوير ماسح ضوئي غاطس يعمل بتقنية ArF للإنتاج، وهو NSR-S609B [75]. قبل ذلك، قاموا بمحاولات عديدة لهياكل الرأس المغمورة بناءً على طريقة التعبئة المحلية. لقد قاموا بمحاكاة طريقة التعبئة المحلية مع وبدون نظام إمداد واسترداد السائل [54،67] ووجدوا أن نظام إمداد واسترداد السائل يعمل أيضًا كهيكل لاحتواء السائل. في حالة عدم وجود نظام الإمداد والاسترداد، يوجد بعض السائل خارج منطقة العدسة، مع وجود بعض المساحة الفارغة أسفل منطقة العدسة. في ظل وجود نظام تغذية واسترداد، يعمل تدفق الاسترداد على تقوية التوتر السطحي عند السطح البيني للغاز والسائل حول حفرة السائل، مما يؤدي بنجاح إلى حصر السائل في منطقة محلية أسفل العدسة، مما يظهر احتواءًا أفضل للسائل.

الأسلاك العادية و 2 الأسلاك الخاصة للحد من العيوب

ترتيبان مختلفان للفوهة. أ) فوهة الجيل الأقدم؛ ب) فوهات جديدة.

الهيكل الأساسي لنظام الغمر LLF.

شكل الغضروف المفصلي النموذجي. أ). تمتد الفيلم، ب). تجاوز بالقصور الذاتي.

2. التحكم في سلوك التدفق لاستقرار الغضروف المفصلي

2.1.عدم استقرار الغضروف المفصلي والقطرات المتبقية في الطباعة الحجرية المغمورة

طوال العملية، يجب أن يبقى السائل داخل الفجوة بين العدسة البصرية الأخيرة والرقاقة. عندما تتحرك الرقاقة تحت السائل، تبدأ القوى اللزجة في سحب السائل نحو اتجاه المسح وتؤثر على الغضروف المفصلي. بعد سرعة معينة، يتعطل استقرار الغضروف المفصلي المتراجع، ويتم سحب السائل من حجمه السائل ومن ثم يتم تقسيمه إلى قطرات. يمكن أن تبقى هذه القطرات المتبقية على الرقاقة وتسبب العديد من عيوب الصورة. الآن في صناعة أشباه الموصلات، تبلغ سرعة المسح للتصنيع الضخم 800 مم / ثانية، وستكون أعلى في المستقبل. ولذلك، فمن الضروري التأكد من أن الغضروف المفصلي للمجال المغمور لا يفقد الاستقرار ضمن متطلبات السرعة هذه.

2.2البحث الأساسي عن استقرار الغضروف المفصلي

تشير السرعة الحرجة إلى السرعة القصوى التي يمكن تحقيقها دون ترسيب السائل المتبقي، وهي معلمة أداء مهمة جدًا في الطباعة الحجرية المغمورة. من خلال تجارب "السحب والإسقاط" على 41 مقاومًا ضوئيًا مختلفًا [80،87،88]، أظهرت النتائج أن السرعة الحرجة تزداد بشكل ملحوظ مع زيادة زاوية الاتصال الانحسارية الثابتة، سواء في حالة رسم الفيلم أو في حالة الفائض بالقصور الذاتي. .

2.3.طرق التحكم

هناك ثلاث طرق لتقليل القطرات المتبقية على الرقاقة. من أجل تحسين استقرار الغضروف المفصلي وتجنب تكوين قطرات متبقية أثناء التعرض، يمكن استخدام المزيد من مقاوم الضوء الكاره للماء في الطباعة الحجرية المغمورة. من أجل إزالة القطرات المتبقية التي غادرت للتو الغضروف المفصلي، يتم استخدام ستارة هوائية ووسيط مسامي. من أجل التحكم في معدل تدفق السائل بالقرب من قناة الاسترداد وتسهيل وظيفة الاسترداد، يمكن تطبيق تعديل السطح على أساس الأسطح غير المتجانسة مع تباين قابلية البلل على الرأس المغمور.

2.3.1. تتحكم الكارهة للماء لسطح القبة المعدل في سرعة مسح الرقاقة والتعرض لها. تعني الكارهة للماء الأعلى زاوية تلامس ثابتة أعلى، مما يجعل من الأسهل والأسرع للسائل المغمور أن يتحرك عبر الرقاقة دون ترك قطرات متبقية. وبالتالي فإن ارتفاع نسبة الكارهة للماء يعد أمرًا أساسيًا لزيادة الإنتاجية إلى الحد الأقصى، وعندما يقترن بمعدلات عيوب أقل، يمكن أن يؤدي أيضًا إلى زيادة الإنتاجية.

2.3.2.الطريقة الثانية لاحتواء السائل

هناك طريقة أخرى للتحكم في استقرار الغضروف المفصلي وهي التصميم الخاص للرأس المغمور. مع الأخذ في الاعتبار زوايا الاتصال المختلفة بين مختلف أنواع المقاومة والتشطيبات والسائل المغمور، يجب أن يكون هيكل الرأس المغمور قادرًا على تحقيق نطاق تشغيل واسع بسرعات مسح عالية. تشير ASML إلى أن استخدام الرأس المغمور الجديد يقلل بشكل كبير من إجمالي العيوب (أكثر من 3x) عندما تكون سرعة المسح 600 مم/ثانية.

التحسين الأكثر شيوعًا للرؤوس المغمورة هو هيكل ستارة الهواء. يخلق هذا التصميم ستارة هوائية عالية الضغط حول المنطقة المغمورة، مما يحافظ على السائل في الفجوة الموجودة أسفل العنصر البصري الأخير.

2.3.3.تعديل سطح الرأس المغمور

يتم تطبيق جميع التعديلات السطحية المذكورة أعلاه للتحكم في ثبات الغضروف المفصلي على الرقائق وتستند إلى أسطح متجانسة، ولكن يمكن أيضًا استخدام الأسطح غير المتجانسة مع تباين قابلية البلل لاستيعاب السائل في الفجوة. وبالنظر إلى أن عملية الطباعة الحجرية الفعلية قد لا تسمح بالتعديل غير المتجانس لسطح المقاومة، يمكن تطبيق هذه الطريقة على الرأس المغمور.

تركز Fountyl Technologies PTE Ltd، على صناعة تصنيع أشباه الموصلات، وتشمل المنتجات الرئيسية: ظرف الدبوس، ظرف السيراميك المسامي، المستجيب النهائي الخزفي، العارضة المربعة الخزفية، المغزل الخزفي، مرحبًا بكم في الاتصال والتفاوض!