Teknologi dan peralatan semikonduktor: teknologi dan peralatan litografi

Bahagian Pertama: proses litografi

Fotolitografi ialah teknik pemindahan corak di mana corak pada plat topeng dipindahkan ke wafer silikon yang disalut dengan photoresist (atau photoresist), dan bahagian tertentu filem pada permukaan wafer silikon dikeluarkan melalui satu siri pengeluaran. langkah-langkah.

Teknologi litografi ialah teknologi semikonduktor utama yang dibangunkan berdasarkan teknologi fotografi dan teknologi percetakan rata. Adalah mudah untuk memahami bahawa pembuatan litar bersepadu adalah untuk mengeluarkan ratusan juta peranti dalam kelompok pada keluasan beberapa sentimeter persegi, dan struktur setiap peranti juga agak kompleks, seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut, nampaknya sukar. untuk membersihkan struktur dalaman cip.

Ketumpatan pembuatan ini bersamaan dengan membuat berpuluh-puluh juta transistor sedemikian di kawasan keratan rentas rambut manusia.

Bahagian kedua: peralatan litografi

Mesin litografi telah wujud sejak tahun 1960-an. Teknik litografi awal bukanlah perkara yang sukar, lagipun, lebar garisan yang diperlukan untuk litografi pada masa itu adalah dalam tahap mikron. Jadi mesin litografi juga sangat mudah, walaupun Intel mengeluarkan terus lensa kamera 16 mm boleh digunakan. Hanya segelintir syarikat, seperti GCA, K&S dan Kasper, menghasilkan segelintir peranti sedemikian, dan mesin litografi tidak berteknologi tinggi sama sekali, tidak jauh lebih rumit daripada kamera.

Walau bagaimanapun, apabila bilangan transistor terus meningkat dua kali ganda, ketepatan pendedahan dengan cepat daripada beberapa mikron kepada beberapa persepuluh mikron, jadi mesin litografi mudah ini sukar untuk memenuhi permintaan, dan semakin banyak masalah. Selepas transistor lebih banyak, sambungan telah meningkat dengan banyak, keperluan untuk sambungan logam berbilang lapisan, lapisan logam perlu disusun pada lapisan sederhana, keperluan untuk grafik pendedahan yang berbeza pada pendawaian lapisan sederhana, keperluan untuk berbeza penutup cahaya pendedahan berulang, jadi ketepatan penjajaran berulang telah menjadi masalah besar, sama seperti bangunan, setiap lapisan mesti diselaraskan ke atas dan ke bawah, tidak boleh menutup penutup serong. Dalam proses litar bersepadu, ketepatan ini diperlukan untuk menjadi sangat tepat, mencapai tahap nanometer...

Pada masa ini, mesin litografi telah bermula dari peralatan awal yang sangat mudah, ke dalam koleksi optik ketepatan semasa, laser, fizik bendalir, elektromagnet, kawalan ketepatan, pemesinan, maklumat elektronik, litar elektronik, kimia dan berpuluh-puluh disiplin pemotongan yang lain. -teknologi canggih dalam satu, kini merupakan peralatan perindustrian yang paling canggih dan mahal. Mesin litografi mewah ASML menjual lebih daripada $100 juta, setanding dengan kapal terbang. Mesin litografi awal dipanggil Mask Aligner, yang bermaksud pendedahan penjajar topeng, dan kini perkataan litografi digunakan untuk merujuk kepada mesin litografi dan proses litografi.

Berikut ialah beberapa jenis utama mesin litografi, dan beberapa penerangan ringkas tentang ciri utama setiap jenis. Urutan itu disusun mengikut cara peningkatan teknologi secara beransur-ansur, dan adalah berguna untuk memahami teknologi litografi daripada mudah kepada mendalam.

1. Penyelaras Topeng
2. Hubungi Fotolitografi
3. Fotolitografi Stepper
4. Fotolitografi Sacnner
5. Rendaman
6. DUV/EUV

Di bawah ini kami memperkenalkan butiran setiap mesin litografi

Topeng Aliger

Ia adalah aplikasi litografi yang paling langsung. Pendedahan penjajaran topeng yang paling mudah boleh menjadi peranti "manual" dalam imej di bawah, di mana penjajaran topeng dicapai melalui mikroskop dan pelarasan manual, dan fotolitografi dilakukan melalui pendedahan.

Hubungi Fotolitografi

Litografi kenalan ialah litografi menggunakan penentukuran topeng. Penjajar topeng mempunyai dua struktur alat utama: pemegang topeng dan pemegang wafer. Pemegang topeng dimesin ke permukaan yang sangat rata di mana topeng foto dipasang dengan vakum. Pemegang wafer, yang juga dimesin dengan sangat rata, juga dikosongkan untuk memastikan wafer di tempatnya. Alat ini memastikan permukaan kedua-dua bahagian kekal selari antara satu sama lain semasa operasi. Pemegang wafer boleh dialihkan ke atas ke atas pemegang topeng untuk menggunakan daya berubah-ubah untuk membawa wafer bersentuhan dengan topeng. Kedudukan permukaan chuck cip juga boleh dilaraskan agar serata mungkin dengan topeng untuk hasil terbaik; Ini dipanggil pampasan ralat baji. Setelah wafer dan topeng berada di tempatnya, pendedahan boleh dilakukan dengan membuka pengatup pada tudung lampu. Di dalam tudung lampu terdapat lampu arka merkuri dan optik yang berkaitan, yang akan membolehkan jalur UV terkawal terpilih untuk mendedahkan topeng dan wafer.

Litografi stepper

Litografi stepper adalah untuk cip yang lebih kecil dan halus, dengan melaraskan kedudukan wafer secara progresif, berbilang pendedahan pada satu wafer. Juga dikenali sebagaiLangkah dan ulang Sistem.

sacnner Fotolitografi

Terdapat dua kategori luas alat litografi unjuran - sistem pengimbasan dan langkah dan ulangan.

Pencetakan unjuran mengimbas dipelopori oleh Perkin-Elmer [1.5], menggunakan optik pemantul (iaitu cermin berbanding kanta) untuk memancarkan cahaya dari celah pada topeng ke wafer apabila topeng dan wafer digerakkan oleh celah pada masa yang sama . Dos penyinaran ditentukan oleh keamatan cahaya, lebar celah, dan kelajuan di mana wafer diimbas. Sistem pengimbasan awal ini menggunakan cahaya berbilang warna daripada lampu arka merkuri 1:1, bermakna topeng dan imej adalah sama saiz.

Kamera stepper dan ulangan (pendek kata kamera stepper) mendedahkan bahagian segi empat tepat wafer (dipanggil medan imej) pada satu masa, sama ada 1:1 atau saiz yang dikecilkan. Sistem ini menggunakan optik pembiasan (iaitu, kanta) dan biasanya kuasi-monokromatik. Kedua-dua jenis sistem (Rajah 1-5) mampu menghasilkan pengimejan resolusi tinggi, walaupun resolusi tertinggi memerlukan pengimejan pemulihan.

Menjelang pertengahan 1970-an, pengimbas menggantikan pencetakan hampir untuk peranti yang bersaiz lebih kecil daripada 4 hingga 5 μm. Menjelang awal 1980-an, apabila reka bentuk peranti ditolak di bawah 2 μm, stepper mula mendominasi. Dengan saiz ciri minimum mencapai tahap 250 nm, stepper terus mendominasi litografi sepanjang 1990-an. Menjelang awal 1990-an, bagaimanapun, pengganti Perkin-Elmer, SVG Lithography, memperkenalkan kaedah pengimbasan langkah hibrid.

Kaedah pengimbasan langkah menggunakan sebahagian kecil pendekatan langkah biasa (cth, 25mm x 8mm) dan kemudian mengimbas medan itu dalam satu arah untuk mendedahkan keseluruhan topeng pengurangan 4 x. Kemudian alihkan wafer ke lokasi baharu dan ulangi imbasan. Medan pengimejan yang lebih kecil memudahkan reka bentuk dan pembuatan kanta, tetapi dengan kos apertur dan pad wafer yang lebih kompleks. Teknologi pengimbasan langkah ialah teknologi pilihan pertama untuk pembuatan di bawah 250nm hari ini.

Litografi Rendaman

Litografi rendaman ialah teknik peningkatan litografi yang menggantikan jurang udara biasa antara elemen kanta akhir dan permukaan fotoresist dengan medium cecair dengan indeks biasan lebih daripada 1. Panjang gelombang yang lebih kecil dalam cecair membolehkan pengimejan ciri yang lebih kecil, pada masa ini menggunakan air sebagai cecair . Teknologi rendaman pertama kali diperkenalkan oleh Carl Zeiss pada tahun 1880-an untuk meningkatkan resolusi mikroskop optik. Pada tahun 1980-an, teknologi rendaman telah diperkenalkan ke dalam litografi moden. Sejak 2002, Immersion telah berkembang dengan sangat pesat.

DUV/EUV

Sistem litografi telah berkembang daripada panjang gelombang biru (436nm) kepada ultraungu (UV:UtraViolet, 365nm) kepada Ultraviolet dalam (DUV:Deep UltrViolet, 248nm) kepada arus perdana panjang gelombang resolusi tinggi 193nm. Dengan pembangunan alat unjuran dan pelbagai teknologi lain, teknologi DUV boleh digunakan untuk menghasilkan ciri bersaiz lebih kecil daripada 100 nanometer. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, dengan penggunaan teknologi offset overlap, teknologi DUV juga terus maju, dan kapasiti pengeluaran telah dikurangkan secara berterusan kepada 50 nm, 28 nm, dan juga 7 nm. Litografi ultraungu yang melampau ialah teknik sinar-X dengan panjang gelombang 13.5nm. Pengimbas EUV hari ini boleh mencapai resolusi serendah 22nm separuh nada. Dalam sistem, sumber cahaya EUV menggunakan laser berkuasa tinggi untuk menjana plasma. Ini, seterusnya, membantu memancarkan cahaya gelombang pendek dalam ruang vakum.

Fountyl Technologies PTE Ltd, memberi tumpuan kepada industri pembuatan semikonduktor, produk utama termasuk: Pin chuck, poros ceramic chuck, seramik end effector, seramik square rasuk, seramik spindle, dialu-alukan untuk menghubungi dan rundingan！