Một cái nhìn tổng quan
Trong quy trình sản xuất mạch tích hợp, quang khắc là quy trình cốt lõi quyết định mức độ tích hợp của mạch tích hợp. Chức năng của quá trình này là truyền và chuyển một cách trung thực thông tin đồ họa mạch từ mặt nạ (còn gọi là mặt nạ) sang chất nền vật liệu bán dẫn.
Nguyên tắc cơ bản của quy trình quang khắc là sử dụng phản ứng quang hóa của chất quang dẫn được phủ trên bề mặt chất nền để ghi lại mẫu mạch trên mặt nạ, từ đó đạt được mục đích chuyển mẫu mạch tích hợp từ thiết kế sang chất nền.
Quy trình cơ bản của quang khắc:
Đầu tiên, chất quang dẫn được phủ lên bề mặt nền bằng máy phủ;
Sau đó, máy quang khắc được sử dụng để phơi chất nền được phủ chất quang dẫn và cơ chế phản ứng quang hóa được sử dụng để ghi lại thông tin mẫu mặt nạ được truyền bởi máy quang khắc, hoàn thành quá trình truyền, chuyển và sao chép độ trung thực của mẫu mặt nạ sang chất nền;
Cuối cùng, chất hiện màu được sử dụng để phát triển chất nền đã tiếp xúc để loại bỏ (hoặc giữ lại) chất quang dẫn trải qua phản ứng quang hóa sau khi tiếp xúc.
Quá trình quang khắc thứ hai
Để chuyển mẫu mạch được thiết kế trên mặt nạ sang tấm wafer silicon, trước tiên việc chuyển đổi phải đạt được thông qua quá trình phơi sáng, sau đó mẫu silicon phải đạt được thông qua quá trình khắc.
Do việc chiếu sáng khu vực xử lý quang khắc sử dụng nguồn ánh sáng màu vàng mà các vật liệu cảm quang không nhạy cảm nên nó còn được gọi là khu vực ánh sáng màu vàng.
Quang khắc lần đầu tiên được sử dụng trong ngành in và là công nghệ chính để sản xuất PCB thời kỳ đầu. Từ những năm 1950, quang khắc đã dần trở thành công nghệ chủ đạo để chuyển mẫu trong sản xuất vi mạch.
Các chỉ số chính của quy trình in thạch bản bao gồm độ phân giải, độ nhạy, độ chính xác của lớp phủ, tỷ lệ lỗi, v.v.
Vật liệu quan trọng nhất trong quá trình quang khắc là chất quang dẫn, đây là vật liệu cảm quang. Do độ nhạy của chất quang dẫn phụ thuộc vào bước sóng của nguồn sáng nên cần có các vật liệu quang dẫn khác nhau cho các quy trình quang khắc như đường g/i, KrF 248nm và ArF 193nm.
Quy trình chính của quy trình quang khắc điển hình bao gồm năm bước:
-Chuẩn bị phim nền;
-Áp dụng chất cản quang và nướng mềm;
- Căn chỉnh, phơi và nung sau phơi;
-Phát triển màng cứng;
-Phát hiện sự phát triển
(1)Chuẩn bị màng nền: chủ yếu là làm sạch và khử nước. Bởi vì bất kỳ chất gây ô nhiễm nào cũng sẽ làm suy yếu độ bám dính giữa chất quang dẫn và tấm bán dẫn nên việc làm sạch kỹ lưỡng có thể cải thiện độ bám dính giữa tấm bán dẫn và chất quang dẫn.
(2)Lớp phủ quang học: Điều này đạt được bằng cách xoay tấm bán dẫn silicon. Các chất quang dẫn khác nhau yêu cầu các thông số quy trình phủ khác nhau, bao gồm tốc độ quay, độ dày của chất quang dẫn và nhiệt độ.
Nướng mềm: Nướng có thể cải thiện độ bám dính giữa chất quang dẫn và tấm bán dẫn silicon, cũng như tính đồng nhất của độ dày chất cảm quang, có lợi cho việc kiểm soát chính xác kích thước hình học của quá trình ăn mòn tiếp theo.
(3)Căn chỉnh và phơi sáng: Căn chỉnh và phơi sáng là những bước quan trọng nhất trong quá trình quang khắc. Chúng đề cập đến việc căn chỉnh mẫu mặt nạ với mẫu hiện có trên tấm bán dẫn (hoặc mẫu lớp phía trước), sau đó chiếu xạ nó bằng ánh sáng cụ thể. Năng lượng ánh sáng kích hoạt các thành phần cảm quang trong chất cảm quang, từ đó chuyển mẫu mặt nạ sang chất cảm quang.
Thiết bị được sử dụng để căn chỉnh và phơi sáng là máy quang khắc, đây là thiết bị xử lý đơn lẻ đắt tiền nhất trong toàn bộ quy trình sản xuất mạch tích hợp. Trình độ kỹ thuật của máy quang khắc thể hiện mức độ tiến bộ của toàn bộ dây chuyền sản xuất.
Nướng sau phơi sáng: đề cập đến một quá trình nướng ngắn sau khi tiếp xúc, có tác dụng khác so với các chất quang dẫn tia cực tím sâu và các chất quang dẫn i-line thông thường.
Đối với chất quang dẫn cực tím sâu, quá trình nướng sau phơi sáng sẽ loại bỏ các thành phần bảo vệ trong chất quang dẫn, cho phép chất quang dẫn hòa tan trong chất hiện màu, vì vậy việc nướng sau phơi sáng là cần thiết;
Đối với các chất quang dẫn i-line thông thường, quá trình nướng sau phơi sáng có thể cải thiện độ bám dính của chất quang dẫn và giảm sóng dừng (sóng dừng sẽ có ảnh hưởng xấu đến hình thái cạnh của chất quang dẫn).
(4)Phát triển bộ phim cứng: sử dụng nhà phát triển để hòa tan phần hòa tan của chất quang dẫn (chất quang dẫn dương) sau khi tiếp xúc và hiển thị chính xác mẫu mặt nạ với mẫu chất quang dẫn.
Các thông số chính của quá trình phát triển bao gồm nhiệt độ và thời gian phát triển, liều lượng và nồng độ của chất phát triển, độ sạch, v.v. Bằng cách điều chỉnh các thông số liên quan trong quá trình phát triển, sự khác biệt về tốc độ hòa tan giữa phần tiếp xúc và phần không tiếp xúc của chất quang dẫn có thể tăng lên, do đó đạt được hiệu quả phát triển mong muốn.
Làm cứng còn được gọi là nướng cứng, là quá trình loại bỏ dung môi, chất hiện, nước và các thành phần dư thừa không cần thiết khác trong chất quang dẫn đã phát triển bằng cách đun nóng và làm bay hơi chúng, để cải thiện độ bám dính của chất quang dẫn với chất nền silicon và khả năng chống ăn mòn của chất quang dẫn.
Nhiệt độ của quá trình đông cứng thay đổi tùy thuộc vào các chất quang dẫn khác nhau và phương pháp đông cứng. Tiền đề là mẫu chất cản quang không bị biến dạng và chất cản quang phải được chế tạo đủ cứng.
(5)Kiểm tra phát triển: Điều này nhằm kiểm tra các khiếm khuyết trong mẫu chất quang dẫn sau khi phát triển. Thông thường, công nghệ nhận dạng hình ảnh được sử dụng để tự động quét mẫu chip sau khi phát triển và so sánh với mẫu tiêu chuẩn không có khuyết tật được lưu trữ trước. Nếu có sự khác biệt được tìm thấy, nó được coi là khiếm khuyết.
Nếu số lượng lỗi vượt quá một giá trị nhất định, tấm wafer silicon được đánh giá là đã thất bại trong quá trình thử nghiệm phát triển và có thể bị loại bỏ hoặc làm lại nếu thích hợp.
Trong quy trình sản xuất mạch tích hợp, hầu hết các quy trình đều không thể đảo ngược và quang khắc là một trong số rất ít quy trình có thể được làm lại.
Ba mặt nạ quang học và vật liệu cản quang
3.1 Mặt nạ ảnh
Photomask, còn được gọi là mặt nạ quang khắc, là một bậc thầy được sử dụng trong quy trình quang khắc của sản xuất wafer mạch tích hợp.
Quy trình sản xuất mặt nạ ảnh là chuyển đổi dữ liệu bố cục ban đầu cần thiết cho quá trình sản xuất tấm wafer do các kỹ sư thiết kế mạch tích hợp thiết kế thành định dạng dữ liệu có thể được nhận dạng bởi máy tạo mẫu laze hoặc thiết bị tiếp xúc với chùm tia điện tử thông qua xử lý dữ liệu mặt nạ, để nó có thể được tiếp xúc bởi các thiết bị trên trên vật liệu nền photomask được phủ vật liệu cảm quang; sau đó nó được xử lý thông qua một loạt các quy trình như phát triển và khắc axit để cố định hoa văn trên vật liệu nền; cuối cùng là kiểm tra, sửa chữa, làm sạch và ép màng để tạo thành sản phẩm khẩu trang và giao cho nhà sản xuất mạch tích hợp để sử dụng.
3.2 Chất quang dẫn
Photoresist hay còn gọi là photoresist là một vật liệu cảm quang. Các thành phần cảm quang trong nó sẽ trải qua những thay đổi hóa học dưới sự chiếu xạ của ánh sáng, từ đó gây ra những thay đổi về tốc độ hòa tan. Chức năng chính của nó là chuyển mẫu trên mặt nạ sang chất nền như tấm bán dẫn.
Nguyên lý làm việc của chất quang dẫn: Đầu tiên, chất quang dẫn được phủ lên bề mặt và nung trước để loại bỏ dung môi;
Thứ hai, khẩu trang tiếp xúc với ánh sáng khiến các thành phần cảm quang ở phần tiếp xúc xảy ra phản ứng hóa học;
Sau đó, quá trình nướng sau phơi sáng được thực hiện;
Cuối cùng, chất quang dẫn bị hòa tan một phần trong quá trình phát triển (đối với chất quang dẫn dương, vùng tiếp xúc sẽ bị hòa tan; đối với chất quang dẫn âm, vùng không phơi sáng sẽ bị hòa tan), từ đó thực hiện việc chuyển mô hình mạch tích hợp từ mặt nạ sang chất nền.
Các thành phần của chất quang dẫn chủ yếu bao gồm nhựa tạo màng, thành phần cảm quang, chất phụ gia vi lượng và dung môi.
Trong số đó, nhựa tạo màng được sử dụng để mang lại các đặc tính cơ học và khả năng chống ăn mòn; thành phần cảm quang trải qua những biến đổi hóa học dưới ánh sáng, gây ra những thay đổi về tốc độ hòa tan;
Các chất phụ gia dấu vết bao gồm thuốc nhuộm, chất tăng cường độ nhớt, v.v., được sử dụng để cải thiện hiệu suất của chất quang dẫn; dung môi được sử dụng để hòa tan các thành phần và trộn đều.
Các chất quang dẫn hiện đang được sử dụng rộng rãi có thể được chia thành các chất quang dẫn truyền thống và các chất quang dẫn khuếch đại hóa học theo cơ chế phản ứng quang hóa, và cũng có thể được chia thành các chất quang dẫn tia cực tím, tia cực tím sâu, tia cực tím, chùm tia điện tử, chùm ion và tia X theo bước sóng nhạy quang.
Bốn thiết bị quang khắc
Công nghệ quang khắc đã trải qua quá trình phát triển của quang khắc tiếp xúc/gần, quang khắc chiếu quang học, quang khắc bước và lặp lại, quang khắc quét, quang khắc nhúng và quang khắc EUV.
4.1 Máy in thạch bản tiếp xúc/gần
Công nghệ in thạch bản tiếp xúc xuất hiện từ những năm 1960 và được sử dụng rộng rãi vào những năm 1970. Đây là phương pháp in thạch bản chính trong kỷ nguyên mạch tích hợp quy mô nhỏ và chủ yếu được sử dụng để sản xuất các mạch tích hợp có kích thước đặc điểm lớn hơn 5μm.
Trong máy in thạch bản tiếp xúc/gần, tấm bán dẫn thường được đặt ở vị trí nằm ngang được điều khiển thủ công và bàn làm việc quay. Người vận hành sử dụng kính hiển vi trường rời rạc để quan sát đồng thời vị trí của mặt nạ và tấm bán dẫn, đồng thời điều khiển thủ công vị trí của bàn làm việc để căn chỉnh mặt nạ và tấm bán dẫn. Sau khi tấm wafer và mặt nạ thẳng hàng, cả hai sẽ được ép lại với nhau để mặt nạ tiếp xúc trực tiếp với chất quang dẫn trên bề mặt tấm wafer.
Sau khi tháo vật kính hiển vi, tấm wafer và mặt nạ ép được chuyển đến bàn phơi sáng để phơi sáng. Ánh sáng phát ra từ đèn thủy ngân được chuẩn trực và song song với mặt nạ qua một thấu kính. Do mặt nạ tiếp xúc trực tiếp với lớp chất cản quang trên tấm wafer nên mẫu mặt nạ được chuyển sang lớp chất cản quang với tỷ lệ 1:1 sau khi tiếp xúc.
Thiết bị in thạch bản tiếp xúc là thiết bị in thạch bản quang học đơn giản và tiết kiệm nhất, đồng thời có thể đạt được độ phơi sáng của đồ họa có kích thước tính năng dưới micron, do đó nó vẫn được sử dụng trong nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và sản xuất sản phẩm hàng loạt nhỏ. Trong sản xuất mạch tích hợp quy mô lớn, công nghệ in thạch bản lân cận đã được giới thiệu để tránh sự gia tăng chi phí in thạch bản do tiếp xúc trực tiếp giữa mặt nạ và tấm bán dẫn.
Kỹ thuật in thạch bản tiệm cận được sử dụng rộng rãi vào những năm 1970 trong thời kỳ mạch tích hợp quy mô nhỏ và thời kỳ đầu của mạch tích hợp quy mô trung bình. Không giống như kỹ thuật in thạch bản tiếp xúc, mặt nạ trong kỹ thuật in thạch bản lân cận không tiếp xúc trực tiếp với chất quang dẫn trên tấm bán dẫn mà để lại một khoảng trống chứa đầy nitơ. Mặt nạ nổi trên nitơ và kích thước khe hở giữa mặt nạ và tấm bán dẫn được xác định bởi áp suất nitơ.
Do không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa tấm bán dẫn và mặt nạ trong kỹ thuật in thạch bản lân cận nên các khuyết tật xuất hiện trong quá trình in thạch bản sẽ giảm đi, do đó làm giảm sự mất mát của mặt nạ và cải thiện hiệu suất bán bán dẫn. Trong kỹ thuật in thạch bản lân cận, khoảng cách giữa tấm bán dẫn và mặt nạ đặt tấm bán dẫn vào vùng nhiễu xạ Fresnel. Sự hiện diện của nhiễu xạ hạn chế sự cải thiện hơn nữa độ phân giải của thiết bị in thạch bản lân cận, vì vậy công nghệ này chủ yếu phù hợp để sản xuất các mạch tích hợp có kích thước đặc điểm trên 3μm.
4.2 Bộ lặp và bộ lặp
Máy bước là một trong những thiết bị quan trọng nhất trong lịch sử in thạch bản bán dẫn, nó đã thúc đẩy quá trình in thạch bản dưới micron vào sản xuất hàng loạt. Bước sử dụng trường phơi sáng tĩnh điển hình là 22mm × 22mm và ống kính chiếu quang học có tỷ lệ giảm 5:1 hoặc 4:1 để chuyển mẫu trên mặt nạ sang tấm bán dẫn.
Máy in thạch bản từng bước thường bao gồm một hệ thống con phơi sáng, một hệ thống con giai đoạn phôi, một hệ thống con giai đoạn mặt nạ, một hệ thống con lấy nét/cân bằng, một hệ thống con căn chỉnh, một hệ thống con khung chính, một hệ thống con chuyển wafer, một hệ thống con chuyển mặt nạ , một hệ thống con điện tử và một hệ thống con phần mềm.
Quy trình làm việc điển hình của máy in thạch bản bước và lặp lại như sau:
Đầu tiên, tấm bán dẫn được phủ chất quang dẫn được chuyển đến bàn phôi bằng cách sử dụng hệ thống con chuyển tấm bán dẫn, và mặt nạ cần phơi sáng được chuyển đến bàn mặt nạ bằng cách sử dụng hệ thống con chuyển mặt nạ;
Sau đó, hệ thống sử dụng hệ thống con lấy nét/cân bằng để thực hiện phép đo chiều cao đa điểm trên tấm bán dẫn trên bàn phôi để thu được thông tin như chiều cao và góc nghiêng của bề mặt tấm bán dẫn được lộ ra, sao cho vùng tiếp xúc của tấm bán dẫn luôn có thể được kiểm soát trong phạm vi độ sâu tiêu cự của vật kính chiếu trong quá trình phơi sáng;Sau đó, hệ thống sử dụng hệ thống con căn chỉnh để căn chỉnh mặt nạ và tấm bán dẫn sao cho trong quá trình phơi sáng, độ chính xác về vị trí của hình ảnh mặt nạ và việc truyền mẫu bán dẫn luôn nằm trong yêu cầu của lớp phủ.
Cuối cùng, hành động từng bước và phơi sáng của toàn bộ bề mặt tấm bán dẫn được hoàn thành theo đường dẫn quy định để hiện thực hóa chức năng chuyển mẫu.
Máy in thạch bản máy quét và bước tiếp theo dựa trên quy trình làm việc cơ bản ở trên, cải thiện bước → phơi sáng để quét → phơi sáng và lấy nét/cân bằng → căn chỉnh → phơi sáng trên mô hình hai giai đoạn để đo (lấy nét/cân bằng → căn chỉnh) và quét phơi nhiễm song song.
So với máy in thạch bản từng bước, máy in thạch bản từng bước không cần đạt được chức năng quét ngược đồng bộ của mặt nạ và wafer, đồng thời không yêu cầu bảng mặt nạ quét và hệ thống điều khiển quét đồng bộ. Do đó, cấu trúc tương đối đơn giản, chi phí tương đối thấp và hoạt động đáng tin cậy.
Sau khi công nghệ IC bước vào 0,25μm, việc áp dụng kỹ thuật in thạch bản bước và lặp lại bắt đầu suy giảm do ưu điểm của kỹ thuật in thạch bản bước và quét trong việc quét kích thước trường phơi sáng và tính đồng nhất của phơi sáng. Hiện tại, kỹ thuật in thạch bản bước và lặp lại mới nhất do Nikon cung cấp có trường xem phơi sáng tĩnh lớn bằng trường ảnh in thạch bản từng bước và quét và có thể xử lý hơn 200 tấm bán dẫn mỗi giờ với hiệu suất sản xuất cực cao. Loại máy in thạch bản này hiện nay chủ yếu được sử dụng để sản xuất các lớp IC không quan trọng.
4.3 Máy quét bước
Việc áp dụng kỹ thuật in thạch bản từng bước và quét bắt đầu vào những năm 1990. Bằng cách định cấu hình các nguồn sáng tiếp xúc khác nhau, công nghệ từng bước và quét có thể hỗ trợ các nút công nghệ xử lý khác nhau, từ nhúng 365nm, 248nm, 193nm cho đến in thạch bản EUV. Không giống như kỹ thuật in thạch bản từng bước và lặp lại, quá trình phơi sáng một trường của kỹ thuật in thạch bản bước và quét áp dụng chức năng quét động, nghĩa là tấm mặt nạ hoàn thành chuyển động quét một cách đồng bộ so với tấm bán dẫn; sau khi quá trình phơi sáng trường hiện tại hoàn tất, tấm bán dẫn được đưa qua giai đoạn phôi và chuyển sang vị trí trường quét tiếp theo, và tiếp tục phơi sáng lặp lại; lặp lại quá trình phơi sáng từng bước và quét nhiều lần cho đến khi tất cả các trường của toàn bộ tấm bán dẫn được phơi sáng.
Bằng cách định cấu hình các loại nguồn sáng khác nhau (chẳng hạn như i-line, KrF, ArF), máy quét bước có thể hỗ trợ hầu hết tất cả các nút công nghệ của quy trình giao diện người dùng bán dẫn. Các quy trình CMOS dựa trên silicon điển hình đã sử dụng máy quét bước với số lượng lớn kể từ nút 0,18μm; các máy in thạch bản cực tím (EUV) hiện đang được sử dụng trong các nút xử lý dưới 7nm cũng sử dụng chức năng quét từng bước. Sau khi sửa đổi thích ứng một phần, máy quét bước cũng có thể hỗ trợ nghiên cứu, phát triển và sản xuất nhiều quy trình không dựa trên silicon như MEMS, thiết bị điện và thiết bị RF.
Các nhà sản xuất chính về máy in thạch bản chiếu bước và quét bao gồm ASML (Hà Lan), Nikon (Nhật Bản), Canon (Nhật Bản) và SMEE (Trung Quốc). ASML đã ra mắt dòng máy in thạch bản từng bước quét TWINSCAN vào năm 2001. Nó sử dụng kiến trúc hệ thống hai giai đoạn, có thể cải thiện hiệu quả tốc độ đầu ra của thiết bị và đã trở thành máy in thạch bản cao cấp được sử dụng rộng rãi nhất.
4.4 In thạch bản ngâm
Có thể thấy từ công thức Rayleigh rằng, khi bước sóng phơi sáng không thay đổi, một cách hiệu quả để cải thiện hơn nữa độ phân giải hình ảnh là tăng khẩu độ số của hệ thống hình ảnh. Đối với độ phân giải hình ảnh dưới 45nm trở lên, phương pháp phơi sáng khô ArF không còn đáp ứng được yêu cầu (vì nó hỗ trợ độ phân giải hình ảnh tối đa 65nm), do đó cần phải đưa ra phương pháp in thạch bản ngâm. Trong công nghệ in thạch bản truyền thống, môi trường giữa thấu kính và chất quang dẫn là không khí, trong khi công nghệ in thạch bản ngâm thay thế môi trường không khí bằng chất lỏng (thường là nước siêu tinh khiết có chiết suất 1,44).
Trên thực tế, công nghệ in thạch bản ngâm sử dụng sự rút ngắn bước sóng của nguồn sáng sau khi ánh sáng truyền qua môi trường chất lỏng để cải thiện độ phân giải và tỷ lệ rút ngắn là chỉ số khúc xạ của môi trường chất lỏng. Mặc dù máy in thạch bản nhúng là một loại máy in thạch bản bước và quét và giải pháp hệ thống thiết bị của nó không thay đổi, nhưng đây là một sửa đổi và mở rộng của máy in thạch bản bước và quét ArF do sự ra đời của các công nghệ chủ chốt liên quan để ngâm mình.
Ưu điểm của kỹ thuật in thạch bản nhúng là do tăng khẩu độ số của hệ thống nên khả năng phân giải hình ảnh của máy in thạch bản quét bước được cải thiện, có thể đáp ứng yêu cầu quy trình về độ phân giải hình ảnh dưới 45nm.
Do máy in thạch bản ngâm vẫn sử dụng nguồn sáng ArF nên tính liên tục của quy trình được đảm bảo, tiết kiệm chi phí R&D về nguồn sáng, thiết bị và quy trình. Trên cơ sở này, kết hợp với nhiều đồ họa và công nghệ in thạch bản tính toán, máy in thạch bản nhúng có thể được sử dụng tại các nút xử lý có quy trình 22nm trở xuống. Trước khi máy in thạch bản EUV chính thức được đưa vào sản xuất hàng loạt, máy in thạch bản ngâm đã được sử dụng rộng rãi và có thể đáp ứng yêu cầu xử lý của nút 7nm. Tuy nhiên, do sự ra đời của chất lỏng ngâm, độ khó kỹ thuật của thiết bị đã tăng lên đáng kể.
Các công nghệ chính của nó bao gồm công nghệ cung cấp và phục hồi chất lỏng ngâm, công nghệ bảo trì trường chất lỏng ngâm, công nghệ kiểm soát khuyết tật và ô nhiễm in thạch bản ngâm, phát triển và bảo trì ống kính chiếu ngâm khẩu độ cực lớn và công nghệ phát hiện chất lượng hình ảnh trong điều kiện ngâm.
Hiện nay, máy in thạch bản bước và quét ArFi thương mại chủ yếu được cung cấp bởi hai công ty là ASML của Hà Lan và Nikon của Nhật Bản. Trong số đó, giá một chiếc ASML NXT1980 Di duy nhất vào khoảng 80 triệu euro.
4.4 Máy in thạch bản cực tím
Để cải thiện độ phân giải của quang khắc, bước sóng phơi sáng được rút ngắn hơn nữa sau khi sử dụng nguồn sáng excimer và ánh sáng cực tím có bước sóng từ 10 đến 14nm được đưa vào làm nguồn sáng phơi sáng. Bước sóng của ánh sáng cực tím cực ngắn và hệ thống quang học phản xạ có thể được sử dụng thường bao gồm các tấm phản xạ màng nhiều lớp như Mo/Si hoặc Mo/Be.
Trong số đó, độ phản xạ tối đa theo lý thuyết của màng đa lớp Mo/Si ở bước sóng 13,0 đến 13,5nm là khoảng 70%, và độ phản xạ tối đa theo lý thuyết của màng đa lớp Mo/Be ở bước sóng ngắn hơn 11,1nm là khoảng 80%. Mặc dù hệ số phản xạ của vật phản xạ màng đa lớp Mo/Be cao hơn nhưng Be có độc tính cao nên nghiên cứu về vật liệu này đã bị bỏ dở khi phát triển công nghệ in thạch bản EUV.Công nghệ in thạch bản EUV hiện nay sử dụng màng đa lớp Mo/Si và bước sóng phơi sáng của nó cũng được xác định là 13,5nm.
Nguồn ánh sáng cực tím chủ đạo sử dụng công nghệ plasma sản xuất bằng laser (LPP), sử dụng tia laser cường độ cao để kích thích plasma Sn nóng chảy phát ra ánh sáng. Trong một thời gian dài, năng lượng và tính sẵn có của nguồn sáng luôn là điểm nghẽn hạn chế hiệu quả của máy in thạch bản EUV. Thông qua bộ khuếch đại công suất dao động chính, công nghệ plasma dự đoán (PP) và công nghệ làm sạch gương thu thập tại chỗ, công suất và độ ổn định của nguồn sáng EUV đã được cải thiện đáng kể.
Máy in thạch bản EUV chủ yếu bao gồm các hệ thống con như nguồn sáng, ánh sáng, thấu kính vật kính, bệ phôi, bệ mặt nạ, căn chỉnh tấm wafer, lấy nét/cân bằng, truyền mặt nạ, truyền wafer và khung chân không. Sau khi đi qua hệ thống chiếu sáng bao gồm các tấm phản xạ được phủ nhiều lớp, tia cực tím cực mạnh sẽ được chiếu lên mặt nạ phản chiếu. Ánh sáng do mặt nạ phản chiếu đi vào hệ thống hình ảnh phản xạ toàn phần quang học bao gồm một loạt các gương phản xạ, và cuối cùng hình ảnh phản chiếu của mặt nạ được chiếu lên bề mặt của tấm bán dẫn trong môi trường chân không.
Trường nhìn phơi sáng và trường nhìn hình ảnh của máy in thạch bản EUV đều có hình vòng cung và phương pháp quét từng bước được sử dụng để đạt được mức phơi sáng toàn bộ tấm bán dẫn nhằm cải thiện tốc độ đầu ra. Máy in thạch bản EUV dòng NXE tiên tiến nhất của ASML sử dụng nguồn sáng phơi sáng có bước sóng 13,5nm, mặt nạ phản chiếu (tần suất xiên 6°), hệ thống vật kính chiếu phản xạ giảm 4x với cấu trúc 6 gương (NA=0,33), a trường quét 26mm × 33mm và môi trường tiếp xúc chân không.
So với các máy in thạch bản ngâm, độ phân giải phơi sáng đơn của máy in thạch bản EUV sử dụng nguồn ánh sáng cực tím đã được cải thiện rất nhiều, điều này có thể tránh được quá trình phức tạp cần thiết cho nhiều phương pháp quang khắc để tạo thành đồ họa có độ phân giải cao. Hiện tại, độ phân giải phơi sáng đơn của máy in thạch bản NXE 3400B với khẩu độ số 0,33 đạt 13nm và tốc độ đầu ra đạt 125 chiếc/h.
Để đáp ứng nhu cầu mở rộng hơn nữa Định luật Moore, trong tương lai, máy in thạch bản EUV có khẩu độ số 0,5 sẽ sử dụng hệ vật kính chiếu có khả năng chặn ánh sáng trung tâm, sử dụng độ phóng đại bất đối xứng 0,25 lần/0,125 lần và Trường nhìn phơi sáng quét sẽ giảm từ 26m × 33mm xuống 26mm × 16,5mm và độ phân giải phơi sáng đơn có thể đạt dưới 8nm.
————————————————————————————————————————————————————— ———————————
Semicera có thể cung cấpbộ phận than chì, nỉ mềm/cứng, bộ phận cacbua silic, Các bộ phận cacbua silic CVD, VàCác bộ phận được phủ SiC/TaCvới toàn bộ quá trình bán dẫn trong 30 ngày.
Nếu bạn quan tâm đến các sản phẩm bán dẫn trên,xin vui lòng liên hệ với chúng tôi ở lần đầu tiên.
ĐT: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Thời gian đăng: 31/08/2024