מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו...
-
Upload
troy-baird -
Category
Documents
-
view
55 -
download
6
description
Transcript of מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו...
![Page 1: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/1.jpg)
מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו
חלק ב’ - תהליכים
Yosi Shacham-DiamandDepartment of Physical Electronics
Tek-Aviv University, Ramat-Aviv, 69978
Introduction to Nano bio technologies, TAU 2000
![Page 2: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/2.jpg)
תוכן
מהי ליתוגרפיה - פרמטרים מאפיינים - עומק •מוקד, חשיפה, רזולוציה, קונטרסט ועוד
ליתוגרפיה אופטית•
ליתוגרפיה של קרני אלקטרונים•
ליתוגרפיה של קרני יונים•
Xליתוגרפיה של קרני •
SPMליתוגרפיה בעזרת •
![Page 3: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/3.jpg)
First transistor and first integrated circuit
John Bardeen, WilliamShockley and Walter Brattaininvented the transistor in 1947.This transistor was a point-contact transistor made out ofGermanium not Silicon whichis widely used today.The idea of an integratedcircuit was conceived at thesame time by Jack kilby ofTexas Instruments and RobertNoyce of Fairchildsemiconductor.
![Page 4: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/5.jpg)
ליתוגרפיה אופטית - עקרונות בסיסים
(Aerial Imageתאור הדמות ) •
תהליך החשיפה•
תהליך הפיתוח•
בקרת רוחב קו , בקרת ממד קריטי•
![Page 6: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/6.jpg)
ליתוגרפיה כתהליך העברת מידעמסכה
דמות אופטית
דמות סמויה בחומר הצילום
פיתוח הדמות
העתקת הדמות למעגל המשולב
תכנון
![Page 7: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/7.jpg)
מערכת החשיפהמאירים את המסכה מצידה האחורי•
האור עובר דרך המסכה ומתאבך•
תמונת ההתאבכות נעה מהמסכה לעדשה•
העדשה אוספת חלק מהגל המתאבך ויוצרת •דמות משוחזרת במישור המוקד
יש אובדן מידע הנובע מהגודל הסופי של •העדשה
![Page 8: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/8.jpg)
יצירת הדמות - דוגמה
n
n(sin)θ p n
חוק בראג:
מסכת קוורץ עם שכבת כרום ועליה פסים עם
Pמרחק מחזור
הארה קוהרנטית
![Page 9: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/9.jpg)
העדשהמישור המוקד
Dעדשה בקוטר מהמסכה f ומרחק
מסכה
fD
nNA2
(sin)
![Page 10: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/10.jpg)
קונטרסט הדמות
0
1Intensity, IImax
Imin
minmax
minmax
III-I
contrast Image
![Page 11: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/11.jpg)
הטלת דמות בעזרת עדשה דקה
![Page 12: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/12.jpg)
f/#=f/D
NA=n sin)a(
NA = 1/)2 f/#(
במה תלויה הרזולוציה של עדשה ?
Fביכולתה לאסוף אור מהמסכה שיחסי ל- #/.NAויחסי הפוך לגודל אחר הקרוי
![Page 13: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/13.jpg)
הגדרות
רזולוציה•הדמות הקטנה ביותר שיש לה משמעות –
ייצורית.
עומק מוקד•תחום הסטייה ממשטח המוקד –
האידיאלי, שיתן את הרזולוציה הדרושה.
![Page 14: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/14.jpg)
מה קובע את הרזולוציה ?
הרזולוציה יחסית לאורך הגל, •עולה NAהרזולוציה משתפרת ככל שה- •
- העדשה אוספת יותר מידע.
NAksolution
1Re
![Page 15: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/15.jpg)
MASK ALIGNERצילום ישיר ע”י
![Page 16: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/16.jpg)
MASK ALIGNERרזולוציה של
• = exposure wavelength
• d = resist thickness
• 2b = minimum pitch of line-space pattern
• s = spacing between the mask and the resist
(5.0)32 dsb
![Page 17: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/17.jpg)
מסכות
איכות החשיפה תלויה במערכות החשיפה אך גם במידע על המסכה .
![Page 18: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/18.jpg)
השפעת ההארה על חומר הצילום
הדמות האופטית פועלת על שכבה דקה•
של חומר רגיש לאור - פוטורזיסט•
ישנם שני סוגי חמרי צילום:•
שלילי - החומר נשאר באזור המואר - •
חיובי - החומר יורד באזור המואר - •
E=hאור -
![Page 19: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/19.jpg)
NEGATIVE PHOTORESISTחומר צילום שלילי -
1. Non-photosensitive substrate material
– About 80 % of solids content
– Usually cyclicized poly)cis-isoprene(
2. Photosensitive cross-linking agent
– About 20 % of solids content
– Usually a bis-azide ABC compound
3. Coating solvent
– Fraction varies
– Usually a mixture of n-butyl acetate, n-hexyl acetate, and 2-
butanol
Example: Kodak KTFR thin film resist:
![Page 20: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/20.jpg)
NEGATIVE PHOTORESISTחומר צילום שלילי -
ההארה יוצרת סופר מולקולות מרובות ענפים•
המולקולות הגדולות יוצרות מבנה המאיט קצב •חדירת נוזל למוצק.
ישנה נקודה, בה המוצק הופך להיות לא מסיס, •הקרויה נקודת הג’ל,
![Page 21: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/22.jpg)
פיתוח
באזורים המוארים הפולימר מצולב. ישנם ממסים אורגנים שיחדרו באזורים הלא מוארים, יתפיחו אותם, יגרמו לפירוק הקשרים הכימיים הקיימים
וישטפו אותם.
![Page 23: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/23.jpg)
פוטורזיסט חיוביהדמות האופטית פועלת על שכבה דקה של חומר •
רגיש לאור - פוטורזיסט חיובי
החומר מכיל תרכובת פעילה הקרויה:•–PAC - Photo Active Compound
וזו התמונה הסמויה - mמסומן כ - PACריכוז ה•
בזמן ההארה נותנת את ( Iמכפלת עוצמת ההארה )•אנרגיית החשיפה.
• m הנו פונקציה של אנרגיית החשיפה
![Page 24: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/24.jpg)
הקונטרסט של הפוטורזיסט
1 10 100 1000E אנרגית החשיפה ,[mJ/cm2]
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
שיפוע -
E0 - אנרגית הסףלהורדת הרזיסט
עובי רזיסט מנורמל
![Page 25: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/25.jpg)
הפיכת הדמות
![Page 26: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/26.jpg)
איכול - העתקת הדמות
רזיסט
Iשכבה
IIשכבה
איכול אנאיזוטרופי
![Page 27: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/27.jpg)
סיכום ביניים
פונקציה מאפיינתתהליך
איכות הדמות האופטיתיצירת תמונה•
איכות הדמות הסמויהחשיפה•
צורת חומר הצילוםפיתוח•
מרווח החשיפה - סה”כ התהליך•Exposure latitude
![Page 28: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/28.jpg)
First issue: lithography
193 nm excimer laser litho on a fully planar substrate
![Page 29: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/29.jpg)
ליתוגרפיה בקרני אלקטרונים
כתיבה ישירה בקרן אלקטרונים•
•SCALPEL - Scattering with Angular Limitation Projection Electron Beam
Lithography
![Page 30: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/31.jpg)
SCALPELתאור המערכת של
![Page 32: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/32.jpg)
SCALPELעקרון פעולה -
![Page 33: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/33.jpg)
ננומטר80חורים בקוטר
![Page 34: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/34.jpg)
Xליתוגרפיה בקרני-
חשיפה ישירה דרך מסכת בליעה•
XRAYרזיסט
שכבה דקה
מצע
High Z
Low Z
![Page 35: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/35.jpg)
Ion protection lithography with 75 keV He + ions of a pattern on an open stencil mask (Si, 2 µm thick) onto a wafer coated with 300 nm of Shipley UV II HS resist. Exposure dose: 0.3 µC/cm 2 with research type ion projector operated with multi cusp ion source (2eV energy spread) [Brunger 1999].
![Page 36: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/36.jpg)
)Asai 97(
![Page 37: מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור מערכות מיקרו וננו חלק ב’ - תהליכים Yosi Shacham-Diamand](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062304/56812b0b550346895d8ef2b6/html5/thumbnails/37.jpg)
סיכום
ליתוגרפיה - המפתח ליצירת מבנים ננומטרים
ננומטר - אופטית100ליתוגרפיה עד
Extreme UV ננומטר - קרני אלקטרונים או ) 10 ליתוגרפיה עד )EUV
SPM ננומטר - 10ליתוגרפיה מתחת ל