Dom > Vijesti > Sadržaj

Evolucija fotorezista

Mar 15, 2018

Poluvodički fotoresist, kao tržišni zahtjevi za minijaturizaciju i funkcionalnu diverzifikaciju poluvodičkih proizvoda, konstantno povećava rezoluciju granica skraćivanjem valne duljine ekspozicije, kako bi se postigla veća gustoća integriranih krugova. Uz poboljšanje IC integracije, procesna razina svjetskog integriranog kruga je ušla u fazu nanočasa iz mikrometra, submicrona, dubokog submicrona.


Da bi se ispunili zahtjevi integriranog suženja linije, valna duljina UV fotorezista širokim spektrom do G linije (436 nm), I (365 nm), KrF (248 nm), ArF (193 nm), F2 (157 nm) ekstremnih ultraljubičastog svjetla u smjeru EUV-a, te tehnologije poboljšanja razlučivosti i stalno poboljšavaju fotoresist razinu razlučivosti.


Trenutno, glavni fotoresist koji se koristi na tržištu poluvodiča uključuje četiri vrste fotorezista, kao što su G linija, I linija, KrF i ArF. G i I line fotorezist je najčešće korišten fotoresist na tržištu.

 

  

Postoji osnovna veza između dijelova sustava ekspozicije:

R je minimalna veličina značajki, tj. Minimalna udaljenost koja se može riješiti. K 1 je konstanta, a također se naziva i Rayleighova konstanta. Lambda je valna duljina izvora svjetla za izlaganje, a NA je brojčani otvor objektiva. Stoga možemo vidjeti da je način daljnjeg smanjenja minimalne veličine karakteristične za smanjenje valne duljine izvora svjetlosti i povećanje vrijednosti NA.

  

Razvijanje množenja se smanjuje s valnom duljinom stroja za litografiju izloženosti ekspoziciji, upotrebom valne duljine od UV do DUV, svjetlosti iz visokotlačne žive svjetlosti do eksimerskog lasera. Najistaknutiji ultraviolet EUV fotoresist uveden ASML-om, pomoću kositrenog para plazme kao izvora svjetlosti, smanjuje valnu duljinu do 13,5 nm. No, cijeli fotolitografija mora se pojaviti u vakuumskom okruženju, a brzina proizvodnje je niska.


  

Potraga za izvorima izlaganja višoj razlučivosti također čini da ljudi misle na dvije vrste ne-optičkih izvora svjetlosti rendgenskih zraka i elektronskih zraka. Litografija elektronskih zraka sada je zrela tehnologija koja se koristi za izradu visokokvalitetne maske i maske za povećanje.


Ova metoda razlikuje se od tradicionalne litografske litografije. Može se izravno napisati elektroničkim snopom i računalnom kontrolom, a može postići 0,25? M rezoluciju sada. Ali taj način proizvodnje je sporiji i treba postići u vakuumu.


X-valne duljine od samo 4-50 a, idealni je izvor svjetlosti, no X-zrake mogu prodrijeti većinu maski, a X-zračenje fotorezist je teško zbog toga što se ne koristi.


Ali NA, ljudi su također došli do metode uranjanja litografskog stroja, medij između leće i fotoresist zamijenjen je drugim tvarima osim zraka i uvelike povećava brojčani otvor NA, rezultira litografijom bez promjene izloženosti izvor pod uvjetima al L. 193nm tehnologija može zadovoljiti zahtjeve procesnog čvora od 45nm, ali proces čvora od 28nm može se postići tehnologijom uranjanja.


Kombinacija uranjanja i dvostruke izloženosti može smanjiti obradu čvora 193nm litografije na 22nm razini, a granica procesnog čvora dostiže 10nm, što čini 193nm litografija još uvijek naširoko koristi na tržištu.

 

  

Primjena fotoresist mora pratiti razvoj fotolitografskog stroja. Uz litografiju izloženosti svjetlosti kontinuirano unapređenje fotorezista od ultraljubičastog negativnog fotorezista, cikliziranog gumenog negativnog ljepila za zamjenu UV pozitivnog fotorezista, DNQ-Novolac pozitivnog, a zatim dubokom UV fotoresistu, kemijski pojačanom fotorezistu (CAR).


(1) UV negativni fotoresist

   Godine 1954. EastMan-Kodak sintetizira prvi fotosenzitivni polimer, polivinil alkoholni cinnamat i započeo polivinil alkoholni cinnamat i njegove derivate fotoresist sustava, koji je prvi fotoresist koji se koristi u elektronici. Godine 1958. tvrtka Kodak također je razvila ciklički fotoresist guma-diazida.

Budući da ovo ljepilo ima dobru adheziju na silikonskoj ploči i ima prednosti brzog fotosenzitivnosti i snažne sposobnosti protiv mokrog jetkanja, postalo je glavno ljepilo u elektronici industrije početkom osamdesetih godina, što čini 90% ukupne potrošnje u to doba.

Međutim, zbog svog razvoja s organskim otapalima, film će se proširiti pri razvoju, što ograničava rezoluciju negativnog ljepila pa se uglavnom koristi za izradu diskretnih uređaja i integriranih krugova od 5, m, 2 ~ 3 m. Ali uz kontinuirano poboljšanje razine integriranih sklopova, primjena negativnog ljepila u integriranom krugu postupno je zamijenjena pozitivnim, ali još uvijek ima mnogo primjena na području diskretnih uređaja.


(2) UV pozitivni fotoresist

Fenolna smola - oko 1950. godine razvila je diazonaphtokinon pozitivni fotoresist s alkalnim razvijenjem, kod razvoja nema problema s bubrenjem filmova, tako da je veća razlučivost i otpornost na suho jetkanje snažna kako bi se zadovoljila proizvodnja velikog integriranog kruga i velikih integrirani krug. Stroj za ekspoziciju UV-pozitivnog fotorezista prema različitim, može se podijeliti u UV pozitivni fotorezist širokog spektra (2-3 m, 0,8-1,2 m), G (0,5-0,6 m) pozitivna linija, I linija (0,35-0,5 m) pozitivna , uglavnom se koristi u proizvodnji integriranih krugova i LCD proizvodnji.

I linija tehnologija zamijenila je položaj G-linije fotoresistom sredinom 90-ih, a danas je najčešće korištena fotoresistna tehnologija. Uz poboljšanje stroja za fotografiranje I linija, I linija također može napraviti pozitivnu liniju integriranog kruga 0.25um, produljiti vijek trajanja I linije. U tipičnom uređaju 1/3 sloj je pravi sloj ključa, 1/3 sloj je ključni sloj, a drugi 1/3 je ne-kritični sloj. Postoji mješoviti odgovarajući fotolitografski postupak koji odgovara kritičnom stanju fotorezista i tehnologije uređaja s silicijskim slojem. Na primjer, 0,22um DRAM uređaji, I linični stepenasti mogu oblikovati uređaj s ključnim slojem za ukupno 20 sloja slojnog sloja 13, a preostalih sedam sloja dubokim UV-korakom u skeneru prednje linije, a korištenje I mogu smanjiti troškovi proizvodnje, tako da će fotoresist dugo trajati razdoblje da zauzme određeni tržišni udio.


(3) duboki UV fotorezistent dubok UV fotorezist

Za razliku od UV fotorezista, duboki UV fotoresisti su kemijski pojačani fotoresist (CAR). Karakteristične osobine: dodana je fotosid u fotoresistu, pod svjetlosnim zračenjem, kiselo raspadanje u kiselini, pečenje, kiselina kao katalizator, smola koja katalizira film (plastika), deprotekciju skupina ili katalitičko sredstvo za umrežavanje i reakciju umrežavanja vezivne smole (negativna ljepila );

Štoviše, nakon uklanjanja zaštitne reakcije i reakcije unakrsnog povezivanja, kiselina se može ponovno osloboditi, ne konzumirati i može i dalje igrati ulogu katalizatora, što uvelike smanjuje potrebnu energiju za ekspoziciju, čime se značajno poboljšava fotosenzibilnost fotoresist.

Proučavanje 248 nm fotoresist s KrF excimer laserom kao izvor izlaganja potječe od 1990. godine i ušao je u zreliju fazu sredinom i kasno 1990-ih. Najfrekventniji agens za fotokemijatura u CAR je Weng sol ili neionska agensa za fotokemijatura, koja proizvodi sulfonsku kiselinu, a glavni funkcionalni polimer je esterificirani poli (hidroksistiren).

248nm fotorezist se kombinira s krimskim eksimerskim linijskim širinom od 0,25 m i razvojem 256M DRAM i srodnim logičkim krugom povećanjem ekspozicije NA i poboljšanom odgovarajućom litografskom tehnologijom koja je uspješno primijenjena na linijsku širinu od 0,18 do 0,15 m, 1G DRAM i srodni uređaji. S maskom faznog prebacivanja, osvjetljavanjem izvan osi i korekcijom blizine, 24-nm fotoresist može proizvesti grafiku manju od 0,1 M i unijeti čvoriće od 90 nm.   

Ovi rezultati upućuju na to da je tehnologija fotorezistica od 248 nm ušla u zrelom razdoblju.

ArF 193nm daleko ultraljubičasto kemijski pojačani fotoresist fotoaktivnim i 248nm daleko ultraljubičastim fotoresistom je otprilike isti, ali u funkcionalnom polimeru zbog 248nm ultraljubičastog fotorezista s smolom koji tvori film koji sadrži benzen ima snažnu apsorpciju na 193nm i ne može se koristiti u ultravioletnom 193 nm fotoresist.

193 nm fotoresistička smola zahtijeva transparentnost na valnoj duljini od 193 nm, a ima dobru adheziju s podlogom, temperatura staklastog prijelaza je viša (Opći zahtjevi 130-170 ° C), kemijski pojačani fotoresist imaging također mora imati skupine osjetljive na kiselinu, kako bi poboljšati sposobnost slikanja. Najčešće korišteni 193 nm fotoresistni materijali mogu se podijeliti u akrilat, kondenzirani dodatni olefinski prsten, ciklički olefin maleinski anhidridni kopolimer, kopolimer koji sadrži silicij, višestruki kopolimerizacijski sustav i male molekularne tvari.

Trenutno je 193 nm glavno rješenje za tržište, a to je i najnaprednije rješenje prije komercijalizacije EUV.


(4) sljedeću generaciju EUV fotoresist

Tekuća fotolitografija EUV mora odgovarati svojem posebnom fotoresistu, a tehnologija EUV fotolitografije također je napravila vrlo zahtjevni zahtjev za EUV fotoresist. EUV fotoresist zahtijeva nisku propusnost svjetlosti, visoku prozirnost, veliku otpornost na rezanje, visoku razlučivost (manje od 22nm), visoku osjetljivost, nisku izloženost (manje od 2 10mJ / cm), visoku stabilnost u okolišu, od 1.5nm).

Budući da ova tehnologija koristi samo izvor svjetlosti od 13,4 nm, potrebno je da se visoki apsorpcijski elementi (kao što je F) trebaju minimalizirati u glavnom materijalu, a povećat će se i omjer C / H koji će također pomoći u smanjenju apsorpcije materijala na 13,5 nm. Pregled napretka fotorezista spomenutog u Pekinškoj molekularnoj znanosti i kemiji CAS-a ukazuje da se u EUV litografiji uglavnom koriste tri vrste fotorezističkih sustava, koje su opisane u literaturi.