Dom > Novice > Vsebine

Razvoj fotorezist

Mar 15, 2018

Polprevodniški fotorezist, ki zahteva trg za miniaturizacijo in funkcionalno diverzifikacijo polprevodniških izdelkov, stalno povečuje ločljivost omejitve s skrajšanjem valovne dolžine izpostavljenosti tako, da doseže višjo gostoto integriranih vezij. Z izboljšanjem IC integracije je procesna raven svetovnega integriranega vezja vnesla v nanostopno fazo od mikrometra, submicronske, globoke submikronske ravni.


Da bi zadovoljili zahteve za zoženje linearne širitve integriranega vezja, je valovna dolžina UV-fotorezistorja s širokim spektrom do linije G (436nm), I (365nm), KrF (248nm), ArF (193nm), F2 (157nm) ekstremne ultravijolične svetlobe v smeri EUV ter tehnologije za izboljšanje ločljivosti in nenehno izboljšujejo nivo fotorezistorja.


Trenutno glavni fotorezist, ki se uporablja na polprevodniškem trgu, vključuje štiri vrste fotorezistorja, kot so linija G, I, KrF in ArF. Fotoresistični linij G in I je najbolj razširjen fotorezist na trgu.

 

  

Med deli sistema izpostavljenosti obstaja osnovno razmerje:

R je minimalna velikost, to je najmanjša razdalja, ki jo je mogoče razrešiti. K1 je konstanta in se imenuje tudi konstanta Rayleigha. Lambda je valovna dolžina svetlobnega vira izpostavljenosti, NA pa je numerična odprtina leče. Zato lahko vidimo, da je način nadaljnjega zmanjšanja najmanjše značilne velikosti zmanjšanje valovne dolžine svetlobnega vira in povečanje vrednosti NA.

  

Razvoj množenja se zmanjša z valovno dolžino naprave za litografijo izpostavljenosti z uporabo valovne dolžine od UV-DUV, svetlobe iz visokotlačne živosrebrne svetilke do excimernega laserja. Najznačilnejši ultra-vijolični EUV fotorezist, ki ga je uvedel ASML, s pomočjo pločevinaste pline plazme kot vira svetlobnega vira, zmanjša valovno dolžino na 13,5 nm. Toda celotna fotolitografija mora potekati v vakuumskem okolju, hitrost proizvodnje pa je nizka.


  

Pri iskanju višjih ločljivosti virov izpostavljenosti ljudje mislijo na dve vrsti ne optičnih svetlobnih virov X-žarkov in elektronskih žarkov. Elektronska žarka litografija je zdaj zrela tehnologija, ki se uporablja za izdelavo visoko kakovostne maske in povečevalne maske.


Ta metoda se razlikuje od tradicionalne litografske litografije. Lahko ga neposredno napišete z elektronskim žarkom in računalniškim nadzorom in doseže 0,25? M zdaj. Toda ta način proizvodnje je počasnejši in ga je treba doseči v vakuumu.


Valovna dolžina X-žarkov je samo 4-50 a, idealen svetlobni vir, vendar lahko X-žarki prodrejo v večino maske in razvoj X-žarkovega fotorezistva je težko zaradi neuporabe.


Toda NA so ljudje našli metodo potapljaške litografske naprave, sredino med objektivom in fotorezistom zamenjajo druge snovi, ki niso zrak in znatno povečajo številčno odprtino NA, naredi resolucijo litografije brez spreminjanja izpostavljenosti vir pod pogojem, da tehnologija AL L. 193nm izpolnjuje zahteve procesnega vozlišča 45nm, vendar je procesno vozlišče 28nm doseženo s tehnologijo potopitve.


Kombinacija potopitve in dvojne izpostavljenosti lahko zmanjša obdelovalno vozlišče 193nm litografije na 22nm ravni, in meja procesnega vozlišča doseže 10nm, kar omogoča 193nm litografijo, ki se še vedno pogosto uporablja na trgu.

 

  

Uporaba fotorezistorja mora biti v koraku z razvojem fotolitografskega stroja. Z litografijo osvetlitve svetlobe je kontinuirana nadgradnja fotorezistu iz ultravijoličnega negativnega fotorezistentnega cikliziranega gumijastega negativnega lepila, ki nadomesti UV pozitivno fotorezistentno, DNQ-Novolac pozitivno, nato pa do globokega UV fotorezistirajočega, kemično ojačenega fotorezista (CAR).


(1) UV negativni fotorezist

   Leta 1954 je EastMan-Kodak sintetiziral prvi svetlobni polimer, polivinil alkoholni cinnamat, in začel polivinil alkoholni cinnamat in njegov derivatni fotorezistentni sistem, ki je prvi fotorezist, ki se uporablja v elektronski industriji. Leta 1958 je družba Kodak razvila ciklični kavčuk - diazidni fotorezist.

Ker ima to lepilo dobro vezavo na silicijevem rezilu in ima prednosti hitre fotosenzibilnosti in močne sposobnosti proti mokrem jedkanju, je postalo glavno lepilo v elektronski industriji v zgodnjih osemdesetih letih in je v tem času predstavljalo 90% celotne porabe.

Zaradi razvoja z organskimi topili se bo film razvijal, kar omejuje ločevanje negativnega lepila, zato se uporablja predvsem za izdelavo diskretnih naprav in integriranih vezij 5, m, 2 ~ 3 m. Toda z neprestanim izboljševanjem ravni integriranih vezij je bila aplikacija negativnega lepila v integriranem vezju postopoma nadomeščena s pozitivnim, vendar ima še vedno veliko aplikacij na področju diskretnih naprav.


(2) UV pozitivna fotorezist

Fenolna smola - okoli leta 1950 je razvil diazonaphnokinon s pozitivnim fotorezistentom z alkalnim razvijalcem, pri razvoju ni problema z otekanjem filma, zato je visoka ločljivost in odpornost na suho jedkanje močna, tako da lahko zadovolji proizvodnjo obsežnega integriranega vezja in velikih integrirano vezje. UV-pozitivna fotorezistentna naprava po različnih, lahko razdelimo na UV-pozitiven fotorezist (2-3 m, 0,8-1,2 m), G (0,5-0,6 m) pozitivna linija, I linija (0,35-0,5 m) pozitivna , ki se večinoma uporabljajo pri proizvodnji integriranih vezij in proizvodnje LCD.

I linijska tehnologija je v sredini devetdesetih zamenjala položaj G fotorezista in je trenutno najbolj razširjena fotorezistična tehnologija. Z izboljšavo fotoaparata I linije I linija lahko ustvari tudi pozitivno pasovno širino integriranega vezja 0,25um, podaljša življenjsko dobo I linije. V tipični napravi je 1/3 plasti resnična ključna plast, plast 1/3 je ključni sloj, druga 1/3 pa je kritična plast. Metoda fotolitografije je mešana, ki ustreza kritičnemu stanju tehnologije fotorezistorjev in naprav s silikonsko plastjo. Na primer, 0,22um naprave DRAM, I linijski korač lahko oblikuje napravo ključnih plasti za skupno 20 slojev 13 plastnih vzorcev, preostalih 7 plasti po globokem UV-koraku v slikanje sprednje črte optičnega bralnika, in uporabo lahko zmanjšam stroški proizvodnje, zato bo fotorezistor dolgo časa trajal, da bi zasedel določen tržni delež.


(3) globoki UV fotorezistični globoki UV fotorezist

Za razliko od UV fotorezistentov so globoki UV fotorezisti kemijsko ojačani fotorezist (CAR). Funkcije CAR: dodana fotoakislina v fotorezistorju, pod svetlobnim sevanjem, razkroj kisline v kislini, pečenje, kislina kot katalizator, katalitična folija (plastika), deprotekcija skupin ali katalitično zamreževalno sredstvo in reakcija premreževanja vezivne smole (negativno lepilo );

Poleg tega lahko po odstranitvi zaščitne reakcije in reakcij medsebojno povezavo kislino spet sprostimo, ne porabimo in lahko še naprej igra katalitično vlogo, kar močno zmanjša energijo, ki je potrebna za izpostavitev, in s tem močno izboljša fotosenzibilnost fotorezistenta.

Študija 248nm fotorezistorja z KrF excimer laserjem kot vir izpostavljenosti izvira iz leta 1990 in je vstopila v zrelo fazo sredi in konec devetdesetih let 20. stoletja. Najbolj pogosto uporabljeno sredstvo za fotoakciniranje v avtomobilu je Wengova sol ali neionsko sredstvo za foto-kislino, ki proizvaja sulfonsko kislino, glavni funkcionalni polimer pa je esterificiran poli (hidroksistiren).

248nm fotorezist je združen z KrF excimer laser linewidth 0,25 m in razvoj 256M DRAM-a in z njim povezanega logičnega vezja s povečanjem naprave za izpostavljenost NA in izboljšano ujemajočo tehnologijo litografije, ki se uspešno uporablja za linearno širino 0,18 ~ 0,15 m, 1G DRAM in sorodne naprave. S fazno premikanjem maske, osvetlitvijo izven osi in korekcijo bližine lahko fotorezistor 248 nm proizvede grafiko, manjšo od 0,1 M, in vnese 90 nm vozlišč.   

Ti rezultati kažejo, da je 248nm fotorezistična tehnologija vstopila v zrelo obdobje.

ArF 193nm daljša ultravijolična kemično ojačena fotorezistka s fotokisolnim in 248nm daljšim ultravijoličnim fotorezistom je približno enaka, vendar v funkcionalnem polimeru zaradi 248nm ultravijoličnega fotorezistorja z filmsko oblikujočo smolo, ki vsebuje benzen, ima močno absorpcijo pri 193nm in se ne more uporabiti v daljšem ultravijoličnem 193nm fotorezist.

Zahteva po 193nm fotorezistentnih smolah je prozorna pri valovni dolžini 193nm in ima dobro oprijemljivost s substratom, temperatura steklastega prehoda je višja (splošne zahteve 130-170C), kemično ojačana fotorezistentna slikanja morajo imeti tudi občutljive kislinske obesne skupine, da bi izboljšati sposobnost slikanja. Običajno uporabljeni 193nm fotorezistentni materiali lahko razdelimo na akrilatno, kondenzirano obročno olefinsko dodajanje, kopolimer citolinskega olefinskega anhidrida, kopolimer, ki vsebuje silikon, večkratni kopolimerizacijski sistem in majhne molekularne materiale.

Trenutno je 193nm glavna rešitev za trg in je tudi najbolj napredna rešitev pred komercializacijo EUV.


(4) naslednjo generacijo fotorezistenta EUV

Tekoča fotolitografija EUV se mora ujemati s posebnim fotorezistorjem, tehnologija EUV fotolitografije pa je tudi zahtevala zahtevo za EUV fotorezist. EUV fotorezist potrebuje nizko prepustnost svetlobe, visoko transparentnost, odpornost proti visokim eterjem, visoka ločljivost (manj kot 22nm), visoka občutljivost, nizka izpostavljenost (manj kot 2 10mJ / cm), visoka okoljska stabilnost, od 1,5 nm).

Ker ta tehnologija uporablja samo svetlobni vir v višini 13,4 nm, je treba v glavnem materialu zmanjšati visoke absorpcijske elemente (kot je F) in povečati razmerje C / H, kar bo tudi pripomoglo k zmanjšanju absorpcije materialov na 13,5 nm. Pregled napredka fotorezistka, omenjenega v pekinskem molekularnem znanstvenem laboratoriju in CAS kemiji, kaže, da v EUV litografiji obstajajo predvsem 3 vrste fotorezistentnih sistemov, o katerih poročajo v literaturi.