Quang khắc - TS. Lê Tuấn

Bài giảng Quang khắc nêu lên vai trò, vị trí của công đoạn quang khắc trong công nghiệp sản xuất vi mạch điện tử, các giai đoạn của quang khắc, cách tiến hành, các lỗi thường gặp trong quá trình quang khắc; giới thiệu về quang khắc bằng tia X và quang khắc ướt (nhúng trong chất lỏng chiết suất n1)...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quang khắc - TS. Lê TuấnQuang khắc Lê Tuấn Đại học Bách khoa Hà Nội Quang khắc Mục đích: Quang khắc là công đoạn độc lập, có vai trò quan trọng bậc nhất trong công nghệ sản xuất các mạch vi điện tử, nhằm truyền hình ảnh tô pô lên phiến bán dẫn, xác định các vị trí thao tác tiếp theo cho hầu hết các bước công nghệ. Khoảng 35 % giá thành sản xuất chip được chi phí cho các công đoạn quang khắc. Quang khắc được chia thành 3 giai đoạn: „ Thiết kế mặt nạ „ Tạo mặt nạ „ Truyền ảnh từ mặt nạ lên đế1/30/2006 Đại họ học Bá Hà Nội Bách khoa Hà 2 Quang khắc (tiếp) Giai đoạn cuối quan trọng nhất được trình bày theo 3 phần sau: a) Hệ thống nguồn bức xạ (quang học, UV, tia X, tia điện tử, v.v…) b) Hệ thống truyền ảnh lên mẫu bán dẫn c) Các chất cảm quang Các nội dung về quang khắc sẽ được trình bày tiếp theo ba phần trên1/30/2006 Đại họ học Bá Hà Nội Bách khoa Hà 3 Quang khắc (tiếp) A – Hệ thống nguồn bức xạ „ Là hệ thống tạo ra nguồn bức xạ cần thiết và điều khiển, biến đổi bức xạ đó thích hợp cho việc chiếu vào mẫu sản xuất. „ Bức xạ được sử dụng hiện nay trong sản xuất và nghiên cứu chế tạo mạch IC có bước sóng nằm trong vùng nhìn thấy, UV, tia X, tia điện tử. „ Việc giảm kích thước đặc trưng của IC đòi hỏi phải dùng các bức xạ với bước sóng λ ngắn hơn. Hiện tượng nhiễu xạ đóng vai trò quan trọng khi λ giảm. „ Nguồn sáng thông dụng trong công nghiệp hiện nay là đèn hơi thủy ngân, với các vạch đơn săc λg = 463 nm (g-line) và λi = 365 nm (i-line), dùng trong các công nghệ IC với chiều dài kênh dẫn 500 và 350 nm, tương ứng. „ Nguồn có cường độ mạnh nhất trong vùng phổ UV là laser màu trên cơ sở Kr (KrF có λKr = 248 nm – cho công nghệ 0,25 µm) và Ar (ArF có λArF = 193 nm) lượng năng lượ Kr + NF3 ----------------------→ KrF + photon phát xạ „ Tất nhiên, phải có các hệ thống truyền ảnh lên mẫu và chất cảm quang thích hợp với từng loại bức xạ (tức là phù hợp với từng bước sóng).1/30/2006 Đại họ học Bá Hà Nội Bách khoa Hà 4 Quang khắc (tiếp) Nguồn laser màu Bước sóng Công suất cực Tần số Vật liệu (nm) đại (mJ/xung) (số xung/giây) F2 157 40 500 ArF 193 10 2000 KrF 248 10 2000 Laser mầu không có tính đơn sắc cao như laser Ar (khoảng biến thiên bước sóng ~ 1 nm so với < 0,0001 nm), nhưng thích hợp làm nguồn sáng cho quang khắc. Các laser màu còn được bơm bởi đèn halogen áp suất cao nên có mật độ công suất lớn (tới 10 kW/cm2) nên dễ làm hư hại các thấu kính và do đó, tăng độ méo của ảnh. Giới hạn thay thấu kính là 109 xung. Người ta còn thay chất liệu làm thấu kính từ SiO2 sang CaF2 hay MgF2, đặc biệt cho các bức xạ laser 157 nm.1/30/2006 Đại họ học Bá Hà Nội Bách khoa Hà 5 Quang khắc (tiếp) B – Hệ thống truyền ảnh lên mẫu bán dẫn Được phân thành 3 loại: - In tiếp xúc trực tiếp (Contact printing): Độ nét cao, gây xước mẫu và mặt nạ - In sát mẫu (Promixity printing): Khe hở nhỏ cách mẫu giữ mặt nạ khỏi bị xước, nhưng độ phân giải thấp. Khó truyền được kích thước ~ µm lên đế nếu không dùng nguồn chiếu như tia X, tia điện tử. - In chiếu (Projection printing): Là phương pháp được áp dụng phổ biến hiện nay. Đa số các thiết bị quang khắc có hệ thống cơ học dò bước – lặp lại hay dò bước – quét, năng suất in truyền ảnh ~ 50 phiến/giờ và giá thành trong khoảng 5 – 10 triệu USD.1/30/2006 Đại họ học Bá Hà Nội Bách khoa Hà 6 Quang khắc (tiếp) Vật lý của quá trình chiếu sáng – Nhiễu xạ „ Hàm sóng của bức xạ (ví dụ, ánh sáng phổ nhìn thấy) ...