UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO FACULDA ACULDADE DE DE CIÊNC CIÊNCIAS IAS DEPART DEP ARTAME AMENTO NTO DE FÍSI FÍSICA CA
T"a'al "a'al%o %o de Te(no e(nolo$i lo$ia a de de Mi("oele(")ni(a
*LITOGRAFIA+ Discente: Medina Zola Makuni!a 4º Ano de Electrónica de Telecomunicações Nº 83397
DOCENTE
D"# Se"$%ei P&a"
• !um"rio 1. INTRODUÇÃO 1.1 Definição e conceitos gerais. 1.2 Classificação dos tipos de litografia. 2. T!"!# T!"!# D! $ITO%R!&I! $ITO%R!&I ! '"TIC!. '"TIC! . 2.1 #ala li(pa. 2.2 &a)ricação da (*scara. 2.+ "reparação de #,perf-cie /0D# apor pri(e . 2.3 Deposição da ca(ada de )arreira #O2. 2.4 Deposição do fotoresiste. 2.5 Co6i(ento s,ae 7#oft )a8e9. 2.: !lin;a(ento. !lin;a(ento. 2.< =posição Transfer>ncia Transfer>ncia de padr?es. 2.@ Reelação 2.1A "Bsco6i(ento Co6i(ento d,ro 7/ard )a8e9. 2.11 Re(oção do fotoresiste fotores iste tc;ing. tc;i ng. 2.12 Inspecção final. 2.1+ Tipos Tipos de fotoresistes e s,as caracter-sticas. +. CONC$U#ÃO 3. I$IO%R!&I!
• !um"rio 1. INTRODUÇÃO 1.1 Definição e conceitos gerais. 1.2 Classificação dos tipos de litografia. 2. T!"!# T!"!# D! $ITO%R!&I! $ITO%R!&I ! '"TIC!. '"TIC! . 2.1 #ala li(pa. 2.2 &a)ricação da (*scara. 2.+ "reparação de #,perf-cie /0D# apor pri(e . 2.3 Deposição da ca(ada de )arreira #O2. 2.4 Deposição do fotoresiste. 2.5 Co6i(ento s,ae 7#oft )a8e9. 2.: !lin;a(ento. !lin;a(ento. 2.< =posição Transfer>ncia Transfer>ncia de padr?es. 2.@ Reelação 2.1A "Bsco6i(ento Co6i(ento d,ro 7/ard )a8e9. 2.11 Re(oção do fotoresiste fotores iste tc;ing. tc;i ng. 2.12 Inspecção final. 2.1+ Tipos Tipos de fotoresistes e s,as caracter-sticas. +. CONC$U#ÃO 3. I$IO%R!&I!
$NT%OD&'(O No (,ndo (oderno e (,ito infor(ati6ado e( E,e ie(osF ie(osF ;* ,(a necessidade de fa)ricação de dispositios e circ,itos c irc,itos E,e responda( a de(anda do (ercado (,ito concorrido. U( dos processos i(portant-ssi(os e indispens*eis na criação desses circ,itos G a litografiaF E,e inicial(ente foi inentada para para fins art-sticos e ta()G( ,sada na i(prensaF act,al(ente ela foi (,ito apri(orada e refinada de (odo a responder as e=ig>ncias reE,eridas no fa)rico de ,( circ,ito integrado. "or esta ra6ãoF G de grande releHncia con;ecer(os o f,nciona(ento e as i(plicHncias desse processo co(o ,(a tGcnica f,nda(ental no fa)rico desses circ,itos.
1.1 Definição e conceitos gerais ti(ologica(enteF a palara 7 litografia9 G for(ada por agl,tinação de d,as palaras gregas lit;osF pedra e grafGinF grafia o, escrita.. De ,( (odo genGricoF ela se refere ao processo de gra,ra o, escrita escrita de te=tosF i(pressão de i(agens o, fig,ras e padr?es e( pedra. Nessa apresentaçãoF falare(os da 7fotolitografia 7 fotolitografia E,e G ,( con,nto de tGcnicas litogr*ficas ,sadas para transfer>ncia de padr?es geo(Gtricos e( lH(inas de sil-cio #i co( o ,so de (*scaras9. O processo de transfer>ncia enole o ,so de ,( fil(e fotossens-el o 7fotoresiste fotoresiste9F 9F E,e G depositado so)re a lH(ina de #i e G e=posto J l,6 ,ltraioleta co( K entre 2AA a 3AA n( atraGs da (ascara Bptica. Deido J (ascara BpticaF apenas alg,(as regi?es do fotoresiste são de fato e=postas J radiação UL. A)ós a e*)osiç+o, o -otoresiste )assa )or um )rocesso de re.elaç+o, /ue en.ol.e tratamentos t0rmicos e corros+o corros+o )ara 1cura2 e remoç+o selecti.a do -otoresiste, e*)ondo reiões reiões da lmina de !i com
Fi$u"a , C-!e"a (on&"u.da /(e"(a de ,0123 4o" C%a"le& C%e5alie"
Fi$u"a 6 P"i!ei"o e7e!4lo de u!a 8oo$"a9a &e$uida 4o" $"a5a:;o (o"e&ia da Ro?al So(iedade Foolio$"@9(a3
1.2 DIFERENTES TIPOS DE LITOGRAFIA Na indMstria de se(icond,toresF 60% do tempo total para fabricação de uma chip (4 a 25 semanas) é destinado às etapas litogrficas . Isto ocorre porE,e atG 2A etapas litogr*ficas pode( ser necess*rias para a fa)ricação de circ,itos C0O#. !lG( dissoF estima!se "ue a litografia corresponda a #5% do custo total de fabricação de um $ F por esta ra6ão a escol;a do processo litogr*fico correcto G cr,cial para a fa)ricação de ,( circ,ito integrado. . O c,sto para fa)ricar ,(a pastil;a E,e estea operando correcta(ente e E,e passo, por ( etapas de processo G dado por or lmina
DIAGRAMA DE CONSUMO DE TEMPO POR PROCESSO
ESCALA DE RENDA DE SEMICONDUTORES A NÍVEL MUNDIAL
#ão con;ecidos E,atro tipos de litografia Litografia óptica Ta()G( con;ecida co(o fotolitografia conencionalF ela consiste )asica(ente na e=posição da l,6 ,ltraioleta a partir das cH(aras para a transfer>ncia de padr?es reE,isitados. ! principal diferença entre este tipo de litogra fia e os de(ais tipos centrase e=acta(ente no (ecanis(o ,tili6ado para corrosão do fotoresi ste e no processo de transfer>ncia dos padr?es. Co(o * foi ditoF ela ta()G( G con;ecida co(o litografia conencionalF isso G porE,e ela G a (ais ,sada nos nossos dias e a s,a (aior a ntage( consiste no facto de ser ,(a tGcnica de alto ol,(e de prod,ção e ao (es(o te(po a a (ais econB(ica por ,sar a tGcnica de i(pres são por proecção.
Litografia por feie !e electr"e# !)reiada na l-ng,a inglesa co(o 7 e!beam lithograph&' F ela consiste )*sica(ente na e(issão de fei=es de electr?es para a transfer>ncia de padr?es.
En.ol.e e*)osiç+o directa do resiste )or uma .ia de electrões -ocaliada sem uma m"scara5 Actualmente 0 usado )ara )roduir -oto m"scaras5
Va$tage$#% Criação de padr?es geo(Gtricos no resiste a)ai=o da escala (icro(Gtrica. Operação alta(ente a,to(ati6ada e precisa(ente controlada. 0aior prof,ndidade de foco E,e aE,ele dispon-el de litografia Bptica . "adrão directo e( )olac;a se( ,sar ,(a (*scara. De#&a$tage$#% ai=o processa(ento . Resiste caro. feito de pro=i(idade retroespal;a(ento de electr?es irradia regi?es adacentes e li(ites de
Litografia por raio# a litografia por raios = G ista act,al(ente co(o a s,cessora da litografia Bptica para a prod,ção de C.I. e( altos ol,(es de prod,ção. ! s,a concepção G ,(a e=tensão da litografia BpticaF apenas red,6indo o co(pri(ento de onda )r,sca(ente entre AF4n( e 1FAn( de tal for(a a per(itir a ,tili6ação de i(pressão por pro=i(idade.
Va$tage$#% !lto ol,(e de prod,ção 0aior resol,ção por resol,ção entendese as (enores di(ens?es E,e se pode o)ter no resiste E,e estea( lires de fal;as indese*eis e E,e ten;a( ,( perfil adeE,ado.
De#&a$tage$#% E,ipa(entos (,ito caros =. !
fonte de s&nchrotron c,sta e( torno de U#P +A
(il;?es e pode s,portar de6 eE,ipa(entos litogr*ficos E,e c,sta( U#P + (il;?es cada e E,e por s,a e6 e(prega( (*scaras co( c,sto e( torno de U#P 1A (il a ,nidade
0*scaras dif-ceis de fa)ricar ! Radiação pode danificar o dispositio
Litografia co' l() (ltra &ioleta etre'a !)reiado e( Ingl>s co(o UL$ treme *l tra!+iolet ,ithograph&)- Utili6a siste(as reflectios para a transfer>ncia de padr?es a partir da (*scara para o s,)strato .afer usando es)el;os rese raios ultra.ioleta de muito alta eneria /ue est+o mais )ró*imos dos raios>? do /ue da lu
[email protected] com c5d5o em torno dos 3 nm5
Va$tage$#% oa resol,ção 0*scaras acess-eis De#&a$tage$#% E,ipa(entos caros Ret-c,los dif-ceis de fa)ricar
UL$ CO0 "ROT'TI"O D! &RR!0N T! D Q"O#IÇÃO
*+ ETAPAS DA LITOGRAFIA ,PTICA O processo litogr*fico Bptico G descrito pelas seg,intes etapas
1 7#ala li(pa9. 2 &a)ricação de (*scara. + "reparação de #,perf-cie /0D# apor pri(e 3 DepBsito da Ca(ada de )arreira. #iO2. 4 Deposição do fotoresiste. 5 Co6i(ento s,ae o, 7#oft)a8e : !lin;a(ento ncia de padr?es. @ Re(oção do foto resiste solMel. 1A "Bs Co6i(ento Co6i(ento d,ro 7/ard)a8e7. 11 Re(oção do fotoresiste . 12 Inspecção final.
-. /ETAPA0% SALA LIMPA S preciso (anter condiç?es de ,ltrali(pe6a d,rante os processos de litografia. !lg,(as part-c,las de poeira no s,)strato o, E,e cae( no s,)strato d,rante o processa(ento pode( res,ltar e( defeitos co(o i(perfeiç?es no espal;a(ento do resiste. U(a #ala $i(pa G eE,ipada co( ,( siste(a de filtração para re(oer as part-c,las do ar.
Co(o citado anterior(enteF o gra, de li(pe6a da sala li(pa G aaliado pelo nM(ero (*=i(o das part-c,las (edidas por pG cM)ico o, por (etro cM)ico de ar co(o (ostrado na ta)ela a)ai=o. Ta1ela !e cla##ifica2"e# por cla##e !a efici3$cia !e filtra24o e' Sala Li'pa
No -uncionamento de uma sala lim)a, o ar e*terno /ue entra )assa )or um sistema de =ltros5
O sistema 0 constitu@do )or um )r0>=ltro ou =ltro rossoB )ara eliminar )art@culas entre 6 e m5 &m seundo -iltro -inoB, intermedi"rio, -iltra )art@culas entre e 6 m5 " um terceiro -iltro asolutoB ou EA F ;i; eGciencH )articulate air alta e=ciIncia de ar com )art@culasB, em eral constru@do com )a)el de micro>=ra de .idro )lissado, )ara )art@culas menores /ue m5 O ar 0 insuncia l-E,ida. solentes. 0el;orar a ader>ncia 0el;orar a ,nifor(idade. Opti(i6ar as caracter-sticas de a)sorção de l,6 do fotoresiste.
!pBs o co6i(ento s,aeF o fotoresiste est* pronto para o alin;a(ento e a e=posição da (ascara.
J. ETAPA% ALINAMENTO
! 0*scara para cada ca(ada dee ser alin;ada a padr?es de ca(adas prGias. "ara ,( ta(an;o (-ni(o caracter-stico de X 1 (( W] TolerHncia de alin;a(ento dee ser ^ _ A.2 (( "ara alin;arF a )olac;a G seg,rada e( ,(a ferra(enta co( *c,o e se (oe ,sando ,( s,porte co( os ei=os =`6. 0arcas de alin;a(ento "adr?es especiais e( (*scara facilita( alin;a(ento preciso.
Tipo# !e ali$5a'e$to# !e 'ncias de \afer padrão de (*scara .
Q(e#t"e# !e (ali!a!e% Defeitos "art-c,las tapas )e( s,cessidas.
TIPOS DE FOTORESISTE E SUAS CARACTERÍSTICAS =iste( dois tipos de fotoresistesF a sa)er &otoresiste positio e fotoresiste negatio. ! radiação ULF e( ,(a deter(inada fai=a de co(pri(ento de onda F prod,6 no foto resiste ,(a (,dança de sol,)ilidade diferenciada nas regi?es e=postas e não e=postasF o E,e deter(inaF na etapa da reelaçãoF a for(ação da i(age( no resiste. ste padrão do resiste pode ser positio o, negatioF de acordo co( a porção e=posta o, não e=posta a ser dissolida d,rante a reelação .
Fotore#i#te po#iti&o o resiste positio responde J radiação de (aneira E,e as regi?es e=postas se torne( (ais solMeis E,e a região não e=postaF protegida pela porção opaca da (*scara. Fotore#i#te $egati&o resiste negatio act,a de for(a contr*ria.
a) Cobrir a superficia com um fotoresist + ou –. Incidir a luz U.V. através de uma mascara.
b) Se amolece +) ou se endurece !) a resina
c) #liminar a fotoresina n$o polimerizada com
e"posta.
tricloroetileno.
d) %ravado: &tacar com 'Cl ou '( e se eliminar Si* n$o proteido pela fotoresina
e) Se eliminar a fotoresina com um dissolvente
Sulf,rico #S-.
R$!ÇÃO DO CONTR!#T DO &OTOR#I#T ! ra6ão do contraste de ,( fotoresiste G a grande6a dada pela seg,inte fBr(,la
Onde E #ensi)ilidade o, energia 7li(iar9 onde resiste se torna co(pleta(ente solMel E nergia para alcançar 1AA da densidade do resiste 4A para resistes negatios t
-
b,anto (aior for F (aior ser* a sol,)ilidade do resiste e i(agens (ais claras T e 1 troca(se para resistes negatios.
CURL!# D CONTR!#T D &OTOR#I#T "O#ITILO N%!TILO
Mai# e$ergia !e epo#i24o
V#
Maior re#ol(24o
#bU0! DO #T""R
>+ CONCLUS:O fotolitografia E,e G ,( con,nto de tGcnicas litogr*ficas ,sadas para transfer>ncia de padr?es geo(Gtricos e( lH(inas de sil-cio #i co( o ,so de (*scaras. =iste( tr>s tipos de litografia litografia BpticaF litografia por fei=e de electr?esF litografia por raios = e litografia por raios ,ltraioleta e=tre(a. ! escol;a do processo litogr*fico 7correcto9 depende factores tGcnicos e econB(icos. O tipo de litografia (ais ,tili6ado G a litografia Bptica por se adeE,ar (el;or a esses factores. !s etapas foto litogr*ficas não dee( a(ais sere( e=ec,tadas o, seg,idas co(o ,(a receita prontaF (as reter as e=peri>ncias adE,iridas e( ,( processo. Os parH(etros de E,alidade pertinentes a cada etapa dee( se(pre sere( inspeccionados co( os deidos critGrios de (edidaF pois no ca(po de (icro electrBnica E,alE,er fal;a e( ,(a destas etapas pode( co(pro(eter seria(ente o processo de fa)ricação. O processo fotolitogr*fico G descrito pelas seg,intes etapas 1 7#ala li(pa9 2 &a)ricação de (*scara. + "reparação de #,perf-cie 3 DepBsito da Ca(ada de )arreira. #iO2. 4 Deposição do fotoresiste. 5 0acio co6er o, prG)a8e : !lin;a(ento ncia de padr?es. @ Re(oção do fotoresiste solMel. 1A "Bs co6i(ento o, 7/ard)a8e7. 11 Re(oção do fotoresiste 12 Inspecção final.
! i(portHncia E,e a litografia te( no processo glo)al da (icro fa)ricaçãoF no E,al representa ,(a parcela de +4 do c,sto total de fa)ricação e 5A do te(po. Li'ita2"e# !a fotolitografia Resol,ção E,e se torna ,( desafio para as e=ig>ncias dos processos s,)(icron f,ndo IC Co(ple=idade de prod,ção de (*scara e inspeção de (*scara C,sto alto de (*scaras ! fotolitografia G aplicada e( (,itas o,tras *reas da (icrofa)ricação dentre elas a (icro (aE,inage( TGcnica ,sada para definir a for(a das estr,t,ras de (icro 0*E,inasF na (icrotecnologia (GdicaF espacialF etc. N4o ei#tiria $a$o tec$ologia #e' o# proce##o# litogr
