Teknologi Pendedahan dan Penjajaran

Apakah tujuan utama proses fotolitografi?

Tujuan utama adalah untuk memindahkan corak pada fotomask (topeng/retikel) ke lapisan fotoresist pada wafer, berfungsi sebagai asas pemindahan corak untuk proses etsa atau pemendapan seterusnya.

Mengapa ia dipanggil “Cahaya Kuning”?

Oleh kerana sumber cahaya pendedahan adalah ultraviolet (UV), dan fotoresis sensitif kepada panjang gelombang antara 200–450 nm. Untuk mencegah pendedahan fotoresist yang tidak diingini disebabkan oleh cahaya ambien, bilik bersih mesti menggunakan pencahayaan dengan panjang gelombang lebih daripada 500 nm. Cahaya hijau (500–550 nm), cahaya kuning (550–610 nm), dan cahaya merah (610–780 nm) semuanya boleh diterima. Walau bagaimanapun, cahaya hijau dan merah adalah agak malap dan mempunyai penyerapan warna yang buruk, menjadikannya tidak selesa untuk mata manusia. Cahaya kuning memberikan keselamatan dan keselesaan visual, itulah sebabnya ia telah menjadi pilihan pencahayaan utama di bilik bersih.

Apakah langkah-langkah dalam proses fotolitografi?

1.Pembersihan Wafer: Menghapuskan pencemar seperti sisa organik, ion logam, partikel, dan lapisan oksida asli dari permukaan wafer untuk memastikan kebolehpercayaan proses dan hasil.
2.Salutan Fotoresist (Salutan Putar): Fotoresist (PR) disalutkan secara putar pada permukaan wafer untuk membentuk filem nipis yang seragam.Photoresist positif atau negatif dipilih berdasarkan keperluan proses.
3.Soft Bake (Prebake): Memanaskan pada plat panas (kira-kira 90–120 °C) untuk mengeluarkan pelarut dan meningkatkan lekatan photoresist serta keseragaman ketebalan.
4.Proses Penjajaran & Pendedahan: Memindahkan corak fotomask dengan tepat ke atas wafer dan menyelaraskannya dengan lapisan sebelumnya untuk memastikan penumpukan litar berbilang lapisan yang tepat.Sifat kimia kawasan photoresist yang terdedah diubah oleh pendedahan cahaya.
5.Panggang Pasca (Postbake / Hard Bake / PEB): Dilakukan selepas pembangunan untuk meningkatkan lekatan antara fotoresist dan substrat, memperbaiki ketahanan etsa, dan mengurangkan pelarut residu.
6.Pembangunan: Wafer diletakkan dalam larutan pengembang (larutan akueus alkali) untuk melarutkan kawasan yang terdedah atau tidak terdedah, bergantung kepada sama ada photoresist positif atau negatif digunakan, meninggalkan corak yang diingini.
7.Pemeriksaan / Semakan Corak: Memastikan corak fotoresist dipindahkan dengan betul, tanpa kecacatan, dan memenuhi spesifikasi lebar garis dan penjajaran.
8.Bakar Keras: Menguatkan corak fotoresist untuk meningkatkan ketahanan terhadap pengukiran dan suhu tinggi.
9.Pengukiran atau Implan Ion: Pengukiran kering atau pengukiran basah dilakukan mengikut keperluan untuk memindahkan corak ke dalam filem atau substrat yang mendasari.
10.Penghapusan Photoresist: Photoresist yang tinggal dibuang menggunakan larutan kimia atau proses plasma, menyelesaikan pemindahan corak.

• Apakah sumber cahaya pendedahan yang biasa digunakan?

• UV Konvensional (Ultraviolet): G-line (436 nm), H-line (405 nm), I-line (365 nm)
• Deep UV (DUV): Laser KrF (248 nm), Laser ArF (193 nm)
• Extreme UV (EUV): Sumber EUV (13.5 nm)

Apakah perbezaan antara fotoresist positif dan negatif?

Fotoresist positif: Kawasan yang terdedah larut → kawasan yang tidak terdedah kekal selepas pemprosesan.
Fotoresist negatif: Kawasan yang terdedah menghubungkan silang dan mengeras → kawasan yang terdedah kekal selepas pemprosesan.

Apakah fungsi komponen photoresist (PR)?

Photoresist terutamanya terdiri daripada resin Novolac dan sebatian fotosensitif DNQ (Diazo-naphtho-quinone). Resin Novolac larut dengan agak mudah dalam larutan pengembang alkali. Apabila DNQ ditambahkan, sifat hidrofobiknya dan interaksi ikatan hidrogen dengan resin mengurangkan kadar pelarutan, menyebabkan DNQ bertindak sebagai penghalang pelarutan. Di bawah pendedahan UV, DNQ bertindak balas dengan air, melepaskan nitrogen dan membentuk asid karboksilik indena (ICA). Kumpulan karboksil hidrofilik menjadikannya sebagai promotor pelarutan, meningkatkan kelarutan fotoresist dalam larutan alkali.

Apakah kaedah yang digunakan untuk menghapuskan kesan gelombang berdiri?

Gelombang berdiri disebabkan oleh cahaya yang dipantulkan antara fotoresist dan substrat (atau antara fotoresist dan antaramuka udara), yang mengakibatkan gangguan dan variasi intensiti berkala melalui ketebalan fotoresist.Kaedah peningkatan yang biasa termasuk:
1.Mengaplikasikan lapisan anti-reflektif (ARC) untuk mengurangkan pantulan permukaan wafer.
2.Menambah pewarna ke dalam photoresist untuk mengurangkan intensiti cahaya yang dipantulkan dan menekan pembentukan gelombang berdiri.
3.Menggunakan pengeringan pasca-pendedahan (PEB).Semasa PEB, photoresist dipanaskan hampir dengan suhu peralihan gelasnya, menjadi lebih lembut dan sedikit mengalir.Ini membolehkan penyusunan semula molekul, melicinkan permukaan dan mengurangkan tekanan.Suhu PEB biasanya berada di antara suhu bakar lembut dan bakar keras.

• Apakah hubungan antara dos pendedahan dan lebar garis?

  Dos Pendedahan (mJ/cm²) = Intensiti Cahaya (mW/cm²) × Masa Pendedahan (sec)
• Kekurangan dos:
  – PR Positif: Garis menjadi lebih lebar (CD > nilai reka bentuk) disebabkan oleh pembubaran yang tidak mencukupi.
  – PR Negatif: Garis menjadi lebih sempit (CD < nilai reka bentuk) disebabkan oleh penghubungan silang yang tidak lengkap.
• Overdose:
  – PR Positif: Garis menjadi lebih sempit (CD < nilai reka bentuk).
  – PR Negatif: Garis menjadi lebih lebar (CD > nilai reka bentuk).

Mengapa keseragaman pencahayaan sangat penting untuk alat pendedahan?

Pencahayaan yang tidak seragam menghasilkan dos pendedahan yang tidak konsisten di seluruh fotoresist, meningkatkan variasi dimensi kritikal (CDU) dan secara langsung mengurangkan hasil produk.

• Apakah kelebihan LED berbanding dengan lampu merkuri?

• Keluaran panjang gelombang tunggal dan stabil untuk kawalan spektrum pendedahan yang tepat
• Kecekapan tinggi dan penggunaan kuasa rendah, mengurangkan beban haba
• Hayat panjang, biasanya puluhan ribu jam
• Mula segera tanpa masa pemanasan
• Kawalan pancaran yang kuat untuk integrasi sistem optik
• Tanpa merkuri dan lebih selamat untuk alam sekitar
• Stabiliti keluaran yang tinggi dengan sensitiviti minimum terhadap variasi suhu dan voltan

Dalam proses lanjutan, mengapa EUV (13.5 nm) menggantikan litografi ArF 193 nm?

Apabila saiz ciri mengecil di bawah 7 nm, sumber cahaya 193 nm menghadapi had dalam kedua-dua resolusi dan kos, walaupun dengan pelbagai corak. Panjang gelombang EUV yang lebih pendek membolehkan corak yang lebih halus dalam pendedahan yang lebih sedikit, meningkatkan kecekapan dan ketepatan.

Apakah perbezaan utama antara litografi e-beam dan litografi UV?

Litografi e-beam menulis corak secara langsung menggunakan elektron, mencapai resolusi yang sangat tinggi sehingga sub-10 nm. Ia ideal untuk pembuatan topeng dan R&D, tetapi kadar pengeluarannya yang rendah menjadikannya tidak sesuai untuk pengeluaran besar-besaran.