Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для других видов использования фотолитографии в печати см. Литография . Для того же процесса, применяемого к металлу, см. Фотохимическая обработка .

Фотолитография , также называемая оптической литографией или УФ-литографией , представляет собой процесс, используемый в микротехнологии для создания рисунка деталей на тонкой пленке или основной части подложки (также называемой пластиной ). Он использует свет для передачи геометрического рисунка с фотошаблона (также называемого оптической маской ) на светочувствительный (то есть светочувствительный) химический фоторезист на подложке. После серии химических обработок либо травленияшаблон экспонирования в материал или позволяет нанести новый материал с желаемым рисунком на материал под фоторезистом. В сложных интегральных схем , CMOS пластина может проходить через фотолитографии цикл столько , сколько в 50 раз.

Фотолитография разделяет некоторые фундаментальные принципы с фотографией в том, что рисунок в травлении фоторезиста создается путем экспонирования его на свет либо напрямую (без использования маски), либо с проецируемым изображением с помощью фотошаблона. Эта процедура сопоставима с высокоточной версией метода, используемого для изготовления печатных плат . Последующие этапы процесса имеют больше общего с травлением, чем с литографической печатью . Этот метод позволяет создавать очень маленькие узоры размером до нескольких десятков нанометров.по размеру. Он обеспечивает точное управление формой и размером создаваемых им объектов и позволяет экономично создавать узоры на всей поверхности. Его основные недостатки заключаются в том, что для начала требуется плоская подложка, он не очень эффективен при создании неплоских форм и может потребовать чрезвычайно чистых рабочих условий. Фотолитография - стандартный метод изготовления печатных плат (PCB) и микропроцессоров . Направленная самосборка рассматривается как альтернатива фотолитографии. [1]

История [ править ]

Корневые слова photo , litho и graphy имеют греческое происхождение и имеют значения «свет», «камень» и «письмо» соответственно. Как следует из названия, составленного из них, фотолитография - это метод печати (первоначально основанный на использовании известняковых печатных форм), в котором свет играет важную роль. В 1820-х годах Нисефор Ньепс изобрел фотографический процесс , в котором в качестве первого фоторезиста использовался Иудейский битум , природный асфальт.. Тонкий слой битума на листе металла, стекла или камня становился менее растворимым там, где он подвергался воздействию света; Затем неэкспонированные части можно было смыть подходящим растворителем, обнажив материал под ним, который затем подвергали химическому травлению в кислотной ванне для получения печатной формы. Светочувствительность битума была очень низкой, и требовалось очень долгое воздействие, но, несмотря на более позднее введение более чувствительных альтернатив, его низкая стоимость и превосходная устойчивость к сильным кислотам продлили его коммерческую жизнь до начала 20 века. В 1940 году Оскар Зюсс создал позитивный фоторезист, используя диазонафтохинон , который работал противоположным образом: покрытие изначально было нерастворимым и становилось растворимым, когда оно подвергалось воздействию света. [2]В 1954 году Луи Пламбек-младший разработал пластину для высокой печати из полимеров Dycryl, которая ускорила процесс изготовления форм. [3]

В 1952 году американские военные поручили Джею У. Латропу и Джеймсу Р. Ноллу в Национальном бюро стандартов (позже Лаборатория взрывателей алмазных боеприпасов армии США , которая в конечном итоге объединилась в ныне существующую Армейскую исследовательскую лабораторию ) с задачей найти способ уменьшить размер электронных схем, чтобы лучше разместить необходимые схемы в ограниченном пространстве, доступном внутри бесконтактного взрывателя . [4] Вдохновленный применением фоторезиста, светочувствительной жидкости, используемой для обозначения границ отверстий для заклепок в металлических крыльях самолета, Налл решил, что аналогичный процесс можно использовать для защиты германия в транзисторах и даже для создания рисунка на поверхности с помощью света. [5]Во время разработки Латроп и Налл с помощью этой техники успешно создали миниатюрную гибридную интегральную схему 2D с транзисторами. [4] В 1958 году, во время конференции IRE Professional Group on Electron Devices (PGED) в Вашингтоне, округ Колумбия, они представили первую статью, описывающую изготовление транзисторов с использованием фотографических методов, и приняли термин «фотолитография» для описания процесса, обозначив первое опубликованное использование этого термина для описания структуры полупроводниковых устройств. [5] [6]

Несмотря на то, что фотолитография электронных компонентов касается травления металлических дубликатов, а не травления камня для изготовления «мастера», как в обычной литографической печати, Латроп и Налл выбрали термин «фотолитография» вместо «фототравления», потому что первый звучал «высокотехнологично». " [4] Через год после конференции патент Латропа и Налла на фотолитографию был официально одобрен 9 июня 1959 года. [7] Фотолитография позже внесла свой вклад в разработку первых полупроводниковых ИС, а также первых микрочипов. [4]

Основная процедура [ править ]

Упрощенная иллюстрация сухого травления с использованием позитивного фоторезиста во время процесса фотолитографии в полупроводниковом микропроизводстве (без масштаба).

Одна итерация фотолитографии объединяет несколько последовательных шагов. В современных чистых помещениях для координации процесса используются автоматизированные роботизированные системы отслеживания пластин. В описанной здесь процедуре не используются некоторые дополнительные процедуры, такие как разбавители или удаление кромок. [8] Процесс фотолитографии выполняется с помощью направляющей пластины и шагового двигателя / сканера, а система направляющей пластины и шаговый модуль / сканер устанавливаются рядом.

Очистка [ править ]

Если на поверхности пластины присутствуют органические или неорганические загрязнения, они обычно удаляются влажной химической обработкой, например, процедурой очистки RCA на основе растворов, содержащих перекись водорода . Другие растворы, содержащие трихлорэтилен, ацетон или метанол, также можно использовать для очистки. [9]

Подготовка [ править ]

Пластина сначала нагревается до температуры, достаточной для удаления влаги, которая может присутствовать на поверхности пластины; 150 ° C в течение десяти минут достаточно. Вафли, находившиеся на хранении, необходимо подвергнуть химической очистке от загрязнений . Жидкости или газообразный «промотор адгезии», такие , как бис (триметилсилили) амин ( «гексаметилдисилазано», HMDS), применяется для улучшения адгезии фоторезиста к пластине. Поверхностный слой диоксида кремния на пластине реагирует с HMDS с образованием триметилированного диоксида кремния, водоотталкивающего слоя, мало чем отличающегося от слоя воска на краске автомобиля. Этот водоотталкивающий слой предотвращает проникновение водного проявителя между слоем фоторезиста и поверхностью пластины, предотвращая, таким образом, так называемое поднятие небольших структур фоторезиста на (проявочном) рисунке. Чтобы изображение было более четким, лучше всего накрыть его и положить на горячую плиту и дать высохнуть, стабилизируя температуру на уровне 120 ° C. [10]

Применение фоторезиста [ править ]

Пластина покрыта фоторезистом методом центрифугирования . Таким образом, верхний слой резиста быстро выталкивается с края пластины, в то время как нижний слой все еще медленно продвигается в радиальном направлении вдоль пластины. Таким образом удаляются любые «неровности» или «выступ» резиста, оставляя очень плоский слой. Конечная толщина также определяется испарением жидких растворителей с резиста. Для очень маленьких плотных элементов (<125 нм или около того) требуется меньшая толщина резиста (<0,5 микрона), чтобы преодолеть эффекты сжатия при высоких соотношениях сторон; типичное соотношение сторон <4: 1.

Покрытая фоторезистом пластина затем предварительно обжигается для удаления избытка растворителя фоторезиста, обычно при температуре от 90 до 100 ° C в течение 30-60 секунд на плитке. Покрытие BARC (нижнее антибликовое покрытие) может быть нанесено перед нанесением фоторезиста, чтобы избежать появления отражений под фоторезистом и улучшить характеристики фоторезиста на меньших полупроводниковых узлах. [11] [12] [13]

Экспозиция и проявление [ править ]

После предварительного обжига фоторезист подвергается воздействию интенсивного света. Воздействие света вызывает химическое изменение, которое позволяет удалить часть фоторезиста специальным раствором, называемым «проявителем» по аналогии с фотографическим проявителем . Позитивный фоторезист, наиболее распространенный тип, при экспонировании растворяется в проявителе; с негативным фоторезистом неэкспонированные области растворимы в проявителе.

Обжиг после экспонирования (PEB) выполняется перед проявкой, как правило, чтобы помочь уменьшить явления стоячей волны, вызванные деструктивными и конструктивными интерференционными картинами падающего света. В глубокой ультрафиолетовой литографии используется химия химически усиленного резиста (CAR). Этот процесс намного более чувствителен к времени, температуре и задержке PEB, поскольку большая часть реакции «воздействия» (образование кислоты, превращение полимера в раствор в основном проявителе) фактически происходит в PEB. [14]

Проявившая химия доставляется на спиннер, как фоторезист. Разработчики изначально часто содержали гидроксид натрия (NaOH). Однако натрий считается крайне нежелательным загрязнителем при изготовлении полевых МОП-транзисторов, поскольку он ухудшает изолирующие свойства оксидов затвора (в частности, ионы натрия могут мигрировать в затвор и из затвора, изменяя пороговое напряжение транзистора и затрудняя или облегчая его включение. транзистор включается со временем). В настоящее время используются не содержащие ионов металлов проявители, такие как гидроксид тетраметиламмония (TMAH).

Полученная пластина затем подвергается «твердому запеканию», если использовался резист, не подвергшийся химическому усилению, обычно при температуре от 120 до 180 ° C [15] в течение 20–30 минут. Твердый спек затвердевает оставшийся фоторезист, чтобы сделать более прочный защитный слой при будущей ионной имплантации , влажном химическом травлении или плазменном травлении .

От подготовки до этого этапа процедура фотолитографии проводилась двумя машинами: шаговым фотолитографическим устройством или сканером и устройством для нанесения покрытий / проявителем. Эти две машины обычно устанавливаются рядом.

Офорт [ править ]

Основная статья: Офорт (микротехнология)

При травлении жидкий («мокрый») или плазменный («сухой») химический агент удаляет самый верхний слой подложки в областях, не защищенных фоторезистом. При производстве полупроводников обычно используются методы сухого травления, так как они могут быть анизотропными , чтобы избежать значительного подреза рисунка фоторезиста. Это важно, когда ширина определяемых элементов равна или меньше толщины протравливаемого материала (т. Е. Когда коэффициент формы приближается к единице). Процессы влажного травления, как правило, изотропны по своей природе, что часто необходимо для микроэлектромеханических систем , где подвешенные структуры необходимо «освободить» от нижележащего слоя.

Развитие анизотропного процесса сухого травления с низким уровнем дефекта позволило перенести на материал подложки все более мелкие детали, определенные фотолитографически в резисте.

Удаление фоторезиста [ править ]

После того, как фоторезист отпадает, его нужно удалить с подложки. Обычно для этого требуется жидкий «стриппер», который химически изменяет резист так, что он больше не прилипает к подложке. В качестве альтернативы фоторезист можно удалить плазмой, содержащей кислород , которая его окисляет. Этот процесс называется озолением и напоминает сухое травление. Использование растворителя 1-метил-2-пирролидона (NMP) для фоторезиста - еще один метод, используемый для удаления изображения. После растворения резиста растворитель можно удалить путем нагревания до 80 ° C, не оставляя следов. [16]

Системы экспонирования ("печати") [ править ]

Участок траектории пластины выравнивателя, который использует ультрафиолетовый свет 365 нм

Системы экспонирования обычно создают изображение на пластине с помощью фотошаблона . Фотошаблон блокирует свет в одних областях и пропускает его в других. ( Литография без маски проецирует точный луч прямо на пластину без использования маски, но она не широко используется в коммерческих процессах.) Системы экспонирования можно классифицировать по оптике, которая передает изображение с маски на пластину.

Фотолитография позволяет получить более качественные структуры тонкопленочных транзисторов, чем печатная электроника , благодаря более гладким печатным слоям, менее волнистым рисункам и более точной регистрации электродов сток-исток. [17]

Контакт и близость [ править ]

Основная статья: Контактная литография

Контактный принтер, простейшая система экспонирования, помещает фотошаблона в непосредственный контакт с пластиной и выставляет на нее равномерный свет. В бесконтактном принтере между фотомаской и пластиной остается небольшой зазор. В обоих случаях маска покрывает всю пластину и одновременно формирует каждый кристалл.

Контактная печать может повредить как маску, так и пластину, и это была основная причина, по которой от нее отказались для массового производства. Как для контактной, так и для бесконтактной литографии требуется, чтобы интенсивность света была равномерной по всей пластине, а маска точно соответствовала элементам, уже находящимся на пластине. Поскольку в современных процессах используются пластины все большего размера, эти условия становятся все более трудными.

В процессах исследования и создания прототипов часто используется контактная или бесконтактная литография, поскольку в ней используется недорогое оборудование и достигается высокое оптическое разрешение. Разрешение в бесконтактной литографии приблизительно равно квадратному корню из произведения длины волны на расстояние зазора. Следовательно, за исключением проекционной литографии (см. Ниже), контактная печать предлагает лучшее разрешение, потому что расстояние между ними приблизительно равно нулю (без учета толщины самого фоторезиста). Кроме того, литография наноимпринтов может возродить интерес к этой знакомой технике, особенно с учетом того, что стоимость владения, как ожидается, будет низкой; однако недостатки контактной печати, описанные выше, остаются проблемами.

Проекция [ править ]

См. Также: Степпер

В литографии сверхбольшой интеграции (СБИС) используются проекционные системы. В отличие от масок контакта или приближения, которые покрывают всю пластину, маски проецирования (известные как «сетки») показывают только один кристалл или массив матриц (известный как «поле»). Системы проекционного экспонирования (степперы или сканеры) многократно проецируют маску на пластину для создания полного рисунка. Разница между степперами и сканерами заключается в том, что во время экспонирования сканер перемещает фотомаску и пластину одновременно, в то время как степпер перемещает только пластину. Элайнер маски не перемещает фотошаблон или пластину во время экспонирования. Сканеры для иммерсионной литографии используют слой сверхчистой воды между линзой и пластиной для увеличения разрешения. Альтернативой фотолитографии являетсялитография наноимпринтов .

Фотошаблоны [ править ]

Основная статья: Фотошаблон

Изображение для маски происходит из компьютеризированного файла данных. Этот файл данных преобразуется в серию многоугольников и записывается на квадрат подложки из плавленого кварца, покрытой слоем хрома, с использованием процесса фотолитографии. Лазерный луч (лазерный записывающий) или пучок электронов (электронный писатель) используется для экспонирования рисунка, определенного файлом данных, и перемещается по поверхности подложки в виде векторной или растровой развертки. Там, где фоторезист на маске обнажен, хром может быть удален, оставляя свободный путь для прохождения светового луча в системе шагового двигателя / сканера.

Разрешение в проекционных системах [ править ]

Основные статьи: Оптика § Дифракция и оптическое разрешение , Дифракция и оптическое разрешение
Фильтрованное флуоресцентное освещение , желтые светодиоды или натриевые лампы низкого давления в чистых помещениях для фотолитографии не содержат ультрафиолетового или синего света, чтобы избежать воздействия на фоторезисты. Спектр света, излучаемого такими светильниками, придает практически всем таким помещениям ярко-желтый цвет.
Спектр дифракционного порядка с частичной когерентностью. Спектр порядка дифракции (до 3-го порядка) линейно-пространственной структуры (шаг <3 длины волны / числовая апертура) показан разными цветами, указывающими разные углы освещения в настройке частичной когерентности.

Способность проецировать четкое изображение небольшого элемента на пластину ограничена по длине волны света , который используется, и способностью системы линз восстановления захватить достаточное количество порядков дифракции от освещенной маски. Современные инструменты фотолитографии используют излучение глубокого ультрафиолета (DUV) эксимерных лазеров с длинами волн 248 и 193 нм (доминирующая технология литографии сегодня также называется «литография эксимерного лазера»), что позволяет уменьшить размеры элементов до 50 нм. Таким образом, эксимерная лазерная литография сыграла решающую роль в постоянном продвижении закона Мура в течение последних 20 лет (см. Ниже [18] ).

Минимальный размер элемента, который может распечатать проекционная система, приблизительно определяется следующим образом:

куда

- минимальный размер элемента (также называемый критическим размером , целевым правилом проектирования ). Также часто пишут в два раза больше полутона .

(обычно называемый фактором k1 ) - это коэффициент, который включает в себя факторы, связанные с процессом, и обычно равен 0,4 для производства. Минимальный размер элемента можно уменьшить, уменьшив этот коэффициент с помощью вычислительной литографии .

длина волны используемого света

- числовая апертура линзы, если смотреть с пластины

Воздействие направления освещения. Осевое освещение обеспечивает более высокий контраст, но только внеосевое освещение разрешает наименьший шаг.
Критерий Рэлея определяет минимальное расстояние для сохранения расстояния между двумя точками на проецируемом изображении.

Согласно этому уравнению, минимальные размеры элементов могут быть уменьшены путем уменьшения длины волны и увеличения числовой апертуры (для достижения более плотно сфокусированного луча и меньшего размера пятна). Однако этот метод проектирования сталкивается с конкурирующим ограничением. В современных системах глубина резкости также вызывает беспокойство:

Вот еще один коэффициент, связанный с процессом. Глубина фокуса ограничивает толщину фоторезиста и глубину рельефа пластины. Химико-механическое полирование часто используется для выравнивания топографии перед этапами литографии с высоким разрешением.

Из классической оптики k1 = 0,61 по критерию Рэлея . [19] Изображение двух точек, разделенных длиной волны менее 1,22 / числовая апертура, не будет поддерживать такое разделение, но будет больше из-за интерференции между дисками Эйри этих двух точек. Однако следует также помнить, что расстояние между двумя объектами также может изменяться при расфокусировке. [20]

Освещение может существенно повлиять на видимый шаг изображения одного и того же объекта (в данном случае пары ярких линий).
Ширина зазора в зависимости от полутона. Чем плотнее шаг линий, тем шире зазор между концами линий (перпендикулярно шагу).

Разрешение также нетривиально в двумерном контексте. Например, более узкий шаг линий приводит к более широким промежуткам (в перпендикулярном направлении) между концами линий. [21] [22]

Стохастические эффекты [ править ]

Стохастический эффект на аэрофотоснимке. Из-за того, что дозы EUV, как правило, низкие, статистические границы изображения заметно большие. Отдельное место в большой популяции объектов может сильно искажать изображение, как показано здесь.

Поскольку свет состоит из фотонов , при малых дозах качество изображения в конечном итоге зависит от количества фотонов. Это влияет на использование литографии в крайнем ультрафиолете или EUVL, которая ограничивается использованием низких доз, порядка 20 фотонов / нм 2 . [23] Это происходит из-за меньшего количества фотонов при той же дозе энергии для более короткой длины волны (более высокая энергия на фотон).

Фотоны разделены между несколькими источниками. Фотоны, составляющие дозу облучения, делятся поровну между точками источника (здесь показаны две), которые расположены внутри зрачка.

Стохастические эффекты усложнились бы с более крупными диаграммами направленности с большим количеством порядков дифракции и использованием большего количества точек источников освещения. [24] [25]

Источники света [ править ]

Одним из эволюционных путей литографии было использование более коротких волн. Стоит отметить, что один и тот же источник света может использоваться для нескольких поколений технологий.

Исторически в фотолитографии использовался ультрафиолетовый свет от газоразрядных ламп с использованием ртути , иногда в сочетании с благородными газами, такими как ксенон . Эти лампы излучают свет в широком спектре с несколькими сильными пиками в ультрафиолетовом диапазоне. Этот спектр фильтруется для выделения одной спектральной линии.. С начала 1960-х до середины 1980-х годов ртутные лампы использовались в литографии для определения их спектральных линий 436 нм («g-линия»), 405 нм («h-линия») и 365 нм («i-линия». ). Однако из-за того, что полупроводниковой промышленности требовалось как более высокое разрешение (для производства более плотных и быстрых чипов), так и более высокая пропускная способность (для более низких затрат), инструменты для литографии на основе ламп больше не могли удовлетворять отраслевым требованиям высокого уровня.

Эта проблема была преодолена, когда в 1982 году была предложена пионерская разработка эксимерной лазерной литографии и продемонстрирована в IBM Канти Джайном [26] [27] [28] [29], и теперь машины для эксимерной лазерной литографии (степперы и сканеры) являются основные инструменты, используемые во всем мире в производстве микроэлектроники. С быстрым прогрессом, достигнутым в инструментальной технологии за последние два десятилетия, полупроводниковая промышленность считает [18], что эксимерная лазерная литография является решающим фактором в постоянном продвижении закона Мура, позволяя минимизировать размеры элементов при изготовлении микросхем. 800 нм в 1990 г. до 7 нм в 2018 г. [30] [31]С еще более широкой научной и технологической точки зрения, за 50-летнюю историю лазера с момента его первой демонстрации в 1960 году изобретение и развитие эксимерной лазерной литографии было признано важной вехой. [32] [33] [34]

Обычно используемые эксимерные лазеры глубокого ультрафиолета в литографических системах - это лазер на фториде криптона (KrF) с длиной волны 248 нм и лазер на фториде аргона (ArF) с длиной волны 193 нм. Основными производителями эксимерных лазерных источников света в 1980-х годах были Lambda Physik (ныне часть Coherent, Inc.) и Lumonics. С середины 1990-х годов Cymer Inc. стала доминирующим поставщиком источников эксимерных лазеров для производителей литографического оборудования, при этом Gigaphoton Inc.как их ближайший соперник. Обычно эксимерный лазер предназначен для работы с определенной газовой смесью; поэтому изменение длины волны - нетривиальное дело, поскольку метод создания новой длины волны совершенно другой, и характеристики поглощения материалов меняются. Например, воздух начинает значительно поглощать при длине волны 193 нм; переход на длину волны менее 193 нм потребует установки вакуумного насоса и продувочного оборудования на литографических инструментах (серьезная проблема). Атмосфера инертного газа иногда может использоваться вместо вакуума, чтобы избежать необходимости в жестком водопроводе. Кроме того, изолирующие материалы, такие как диоксид кремния , при воздействии фотонов с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны, высвобождают свободные электроны и дырки, которые впоследствии вызывают неблагоприятный заряд.

Оптическая литография была расширена до размеров менее 50 нм с использованием 193 нм эксимерного лазера ArF и методов жидкостной иммерсии. Это также называется иммерсионной литографией и позволяет использовать оптику с числовой апертурой более 1,0. Используемая жидкость, как правило, представляет собой сверхчистую деионизированную воду, которая обеспечивает показатель преломления выше, чем у обычного воздушного зазора между линзой и поверхностью пластины. Вода постоянно циркулирует, чтобы исключить термические искажения. Вода допускает только числовую апертуру до ~ 1,4, но жидкости с более высокими показателями преломления позволят еще больше увеличить эффективную числовую апертуру.

Изменение длины волны литографии существенно ограничивается поглощением. Воздух поглощает ниже c.  185 нм .

Были созданы экспериментальные инструменты, использующие длину волны 157 нм эксимерного лазера F2 аналогично современным системам экспонирования. Когда-то они были нацелены на замену литографии 193 нм на узле размера элемента 65 нм, но теперь они почти устранены введением иммерсионной литографии. Это было связано с постоянными техническими проблемами с технологией 157 нм и экономическими соображениями, которые послужили серьезным стимулом для дальнейшего использования технологии литографии эксимерного лазера на 193 нм. Иммерсионная литография с высоким показателем преломления - это новейшее расширение литографии 193 нм, которое следует рассмотреть. В 2006 году IBM продемонстрировала характеристики менее 30 нм с использованием этого метода. [35]

УФ эксимерные лазеры продемонстрировали длину около 126 нм (для Ar 2*). Ртутные дуговые лампы предназначены для поддержания постоянного постоянного тока от 50 до 150 вольт, однако эксимерные лазеры имеют более высокое разрешение. Эксимерные лазеры - это газовые световые системы, которые обычно заполнены инертными и галогенидными газами (Kr, Ar, Xe, F и Cl), которые заряжаются электрическим полем. Чем выше частота, тем выше разрешение изображения. KrF-лазеры могут работать на частоте 4 кГц. Помимо работы на более высокой частоте, эксимерные лазеры совместимы с более совершенными машинами, чем ртутные дуговые лампы. Они также могут работать с больших расстояний (до 25 метров) и могут поддерживать свою точность с помощью ряда зеркал и линз с антибликовым покрытием. За счет установки нескольких лазеров и зеркал потери энергии сводятся к минимуму,Кроме того, поскольку линзы покрыты антиотражающим материалом, интенсивность света остается относительно неизменной с момента выхода из лазера до момента попадания на пластину.[36]

Лазеры использовались для косвенной генерации некогерентного экстремального ультрафиолетового (EUV) света на длине волны 13,5 нм для литографии в экстремальном ультрафиолете . EUV-свет излучается не лазером, а оловянной или ксеноновой плазмой, которая возбуждается эксимерным или CO2-лазером. [37] Изготовление элементов размером 10 нм было продемонстрировано в производственных условиях, но еще не со скоростью, необходимой для коммерциализации. Однако это ожидается к 2016 году. [38]Для этого метода не требуется синхротрон, а источники EUV, как уже отмечалось, не производят когерентный свет. Однако вакуумные системы и ряд новых технологий (включая гораздо более высокие энергии EUV, чем производятся сейчас) необходимы для работы с УФ-излучением на краю рентгеновского спектра (который начинается с 10 нм). С 2020 года EUV используется в массовом производстве на ведущих литейных предприятиях, таких как Samsung.

Теоретически альтернативным источником света для фотолитографии, особенно если и когда длины волн продолжают уменьшаться до экстремальных ультрафиолетовых или рентгеновских лучей, является лазер на свободных электронах (или, можно сказать, ксазер для рентгеновского устройства). Лазеры на свободных электронах могут производить лучи высокого качества на произвольных длинах волн.

Для литографии также применялись фемтосекундные лазеры видимого и инфракрасного диапазона. В этом случае фотохимические реакции инициируются многофотонным поглощением. Использование этих источников света имеет множество преимуществ, включая возможность изготавливать настоящие 3D-объекты и обрабатывать нефотосенсибилизированные (чистые) стеклоподобные материалы с превосходной оптической устойчивостью. [39]

Экспериментальные методы [ править ]

См. Также: Литография и нанолитография нового поколения

Фотолитография уже много лет опровергает предсказания своей кончины. Например, к началу 1980-х годов многие представители полупроводниковой промышленности пришли к выводу, что элементы размером менее 1 микрона не могут быть напечатаны оптически. Современные технологии с использованием эксимерной лазерной литографии уже позволяют печатать детали с размерами, составляющими часть длины волны используемого света - удивительный оптический подвиг. Новые методы, такие как иммерсионная литография , двухцветный резист и множественное формирование рисунка, продолжают улучшать разрешение литографии 193 нм. Между тем, текущие исследования изучают альтернативы традиционному ультрафиолетовому излучению, такие как электронно-лучевая литография , рентгеновская литография , экстремальная ультрафиолетовая литография иионно-проекционная литография . Литография в крайнем ультрафиолете находится в массовом производстве Samsung с 2020 года.

См. Также [ править ]

  • Нанолитография с помощью пера
  • Мягкая литография
  • Магнитолитография
  • Наноканальные стеклянные материалы
  • Стереолитография , процесс макромасштабирования, используемый для создания трехмерных форм.
  • Вафельный цех
  • Химия фотолитографии
  • АСМЛ Холдинг
  • Лаборатория Альвеоле
  • Изготовление полупроводниковых приборов

Ссылки [ править ]

  1. ^ "DSA повторно входит в литографию" . 15 марта 2018.
  2. ^ Вильсон, CG, Dammel, RR, и Райзер, A (1997). Тараскон-Ориоль, Регина Дж. (Ред.). «Фоторезистивные материалы: историческая перспектива». Достижения в технологии и обработке резистов XIV . 3049 : 28. Bibcode : 1997SPIE.3049 ... 28W . DOI : 10.1117 / 12.275826 . S2CID 136616549 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ «Литография» .
  4. ^ a b c d Латроп, Джей У. (2013). «Фотолитографический подход лаборатории алмазных взрывателей к микросхемам - журналы и журнал IEEE». IEEE Annals of the History of Computing . 35 : 48–55. DOI : 10.1109 / MAHC.2011.83 . S2CID 2562671 . 
  5. ^ a b Weightman, Гэвин (2015). Эврика: Как происходит изобретение . Издательство Йельского университета. С.  178–179 . ISBN 978-0300192087.
  6. ^ "Джей У. Латроп | Музей истории компьютеров" . www.computerhistory.org . Проверено 18 июня 2018 .
  7. ^ Лекьюайер, Christophe (2010). Создатели микрочипа: документальная история Fairchild Semiconductor . MIT Press. ISBN 978-0262014243.
  8. ↑ Jaeger, Ричард С. (2002). «Литография». Введение в производство микроэлектроники (2-е изд.). Река Верхнее Седл: Prentice Hall. ISBN 978-0-201-44494-0.
  9. ^ Чжао, XA; Колава, Э; Николет, Массачусетс (1986). «Реакции тонких металлических пленок с кристаллическим и аморфным Al2O3». Калифорнийский технологический институт .
  10. ^ «Полупроводниковая литография (фотолитография) - основной процесс» .
  11. ^ «Верхние антибликовые покрытия против нижних антибликовых покрытий» .
  12. ^ MicroChemicals. «Основы микроструктурирования: антибликовые покрытия» (PDF) . Microchemicals GmbH . Проверено 31 января 2020 .
  13. ^ "AR ™ 10L Нижнее антибликовое покрытие (BARC) | DuPont" . www.dupont.com .
  14. ^ Наламасу, Омкарам; и другие. "Обзор обработки резиста для фотолитографии DUV" .
  15. ^ «Методы - литография | Основные средства» . cores.research.asu.edu . Проверено 4 февраля 2020 .
  16. ^ "AN-Метил-2-пирролидон" (PDF) .
  17. ^ Но, Джинсу; Юнг, Минхун; Юнг, Юнсу; Йом, Чисун; Пё, Мёнхо; Чо, Гёдзин (апрель 2015 г.). «Ключевые проблемы гибких тонкопленочных транзисторов с печатью и их применение в одноразовых радиочастотных датчиках» . Труды IEEE . 103 (4): 554–566. DOI : 10.1109 / JPROC.2015.2410303 . ISSN 0018-9219 . 
  18. ^ a b Ла Фонтен, Б., «Лазеры и закон Мура», SPIE Professional, октябрь 2010 г., стр. 20; http://spie.org/x42152.xml
  19. ^ Пределы разрешения литографии: парные функции
  20. ^ Влияние расфокусировки и освещения на изображение высоты тона
  21. ^ Как линии стали необходимы
  22. ^ M. Eurlings et al., Proc. SPIE 4404, 266 (2001).
  23. ^ «Стохастическое поведение оптических изображений и его влияние на разрешение» . www.linkedin.com .
  24. ^ Необходимость низкого заполнения зрачка в EUV-литографии
  25. ^ Стохастическое изменение освещения источника EUV
  26. Перейти ↑ Jain, K. «Excimer Laser Lithography» , SPIE Press, Bellingham, WA, 1990.
  27. ^ Джайн, К. и др., "Сверхбыстрая литография в глубоком УФ с эксимерными лазерами", IEEE Electron Device Lett., Vol. EDL-3, 53 (1982): http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=1482581
  28. ^ Лин, Б.Дж., "Оптическая литография" , SPIE Press, Беллингхэм, Вашингтон, 2009 г., стр. 136.
  29. ^ Наметки, Д. и др., «Исторический обзор эксимерного лазерного развития» в «Эксимер лазерной техники» , Д. Наметочная и Г. Marowsky, ред., Springer, 2005.
  30. ^ Samsung начинает первое в отрасли массовое производство системы на кристалле с 10-нанометровой технологией FinFET; https://news.samsung.com/global/samsung-starts-industrys-first-mass-production-of-system-on-chip-with-10-nanometer-finfet-technology
  31. ^ "TSMC начинает массовое производство 7-нм чипов" . AnandTech. 2018-04-28 . Проверено 20 октября 2018 .
  32. ^ Американское физическое общество / Лазеры / История / Хронология; http://www.laserfest.org/lasers/history/timeline.cfm
  33. ^ SPIE / Развитие лазера / 50 лет и в будущее; http://spie.org/Documents/AboutSPIE/SPIE%20Laser%20Luminaries.pdf
  34. ^ Совет по исследованиям в области инженерии и физических наук Великобритании / Лазеры в нашей жизни / 50 лет воздействия; «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 13 сентября 2011 года . Проверено 22 августа 2011 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  35. ↑ Рука, Аарон. "High-Index Линзы Нажмите Погружение Beyond 32 нм" . Архивировано из оригинального по 2015-09-29.
  36. ^ Мартини, Маттео. «Источники света, используемые в фотолитографии» . Архивировано из оригинала на 2014-10-29 . Проверено 28 октября 2014 .
  37. ^ https://www.laserfocusworld.com/blogs/article/14039015/how-does-the-laser-technology-in-euv-lithography-work
  38. ^ Мерритт, Рик. «EUV подталкивает к 10 нм» . EETimes .
  39. ^ Йонушаускас, Линас; Гайлявичюс, Дариус; Миколюнайте, Лина; Сакалаускас, Данас; Шакирзановас, Симас; Юодказис, Саулиус; Малинаускас, Мангирдас (02.01.2017). «Оптически прозрачная и эластичная μ-оптика произвольной формы, напечатанная на 3D-принтере с помощью сверхбыстрой лазерной литографии» . Материалы . 10 (1): 12. Bibcode : 2017 Партнер ... 10 ... 12J . DOI : 10,3390 / ma10010012 . PMC 5344581 . PMID 28772389 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Ресурсы по фотолитографии BYU
  • Полупроводниковая литография  - обзор литографии
  • Введение в оптическую литографию  - сайт IBM со статьями по литографии