فرآیند ماسک گذاری نوری

فتوگرافی یک فرآیند چند مرحله ای انتقال الگو است، مشابه با عکس برداری و استنسیل کردن.

الگوی مورد نظر ابتدا روی ماسک های نوری ایجاد می شود و روی لایه های سطح ویفر از طریق مراحل ماسک گذاری نوری منتقل می شود.

ابزار این نوع لیتوگرافی شامل منبع نور، ماسک نوری، سیستم های نوری مانند لنرهای جهت تفرق و یا تجمع نور، ویفر پوشیده شده به یک لایه حساس به نور که رزیست نامیده می شود. در واقع لایه رزیست قادر است در مقابل مواد شیمیایی که در سایر پروسه ها استفاده شده و یا خواهد شد، مقاومت کند.

عمل انتقال در دو مرحله انجام می شود. ابتدا الگوی ایجاد شده روی ماسک روی یک لایه از فتورزیست منتقل می شود. فتورزیست یک ماده حساس به نور است مشابه با پوششی که روی فیلم عکاسی قرار دارد. هنگامی که در معرض نور قرار می گیرد، ساختار و خواص آن تغییر می کند.

با توجه به شکل بالا، فتورزیست ناحیه ای که در معرض نور بوده است از یک حالت حل شدنی به حالت غیر قابل حل تبدیل می شود. به این نوع رزیست، رزیست منفی گویند و تغییر شیمیایی که در آن رخ داده است پلیمریزاسیون نامیده می شود. زدودن قسمت های حل شدنی فتورزیست با حلال های شیمیایی منجر به بوجود آمدن حفره در لایه رزیست می شود که متناظر با الگوی تیره روی ماسک است.

دومین انتقال مربوط به انتقال شکل از لایه فتورزیست به لایه سطح ویفر است. انتقال زمانی اتفاق می افتد که زداینده ها قسمتی از لایه بالایی ویفر را که با فتورزیست پوشانده نشده است، بزدایند. ساختار شیمیایی فتورزیست ها به گونه ای است که در محلول های شیمیایی حل نمی شوند (یا به کندی حل می شوند). آنها در اصطلاح Etch-resistant هستند بنابراین نام آنها رزیست یا فتورزیست است.

 

منبع نور مورد  استفاده معمولا یکی از سه دسته زیر می باشد:

1- near Ultraviolet با طول موج 450-360 نانو متر

2- mid Ultraviolet با طول موج 360-300 نانو متر

3- deep Ultraviolet با طول موج 300-100 نانو متر

 

ماسک نوری شامل دو قسمت اصلی می باشد:

1-صفحه عبور دهنده نور که از جنس کوارتز می باشد، علت استفاده از کوارتز قابلیت عبور نور با طول موج کمتر از 360 nm و ضریب گسترش گرمایی پایین آن می باشد که این عامل زمانی که در ابعاد کوچک کار می کنیم بسیار پر اهمیت است.

2-ماده غیر قابل عبور برای نور از جنس کروم می باشد و در واقع طرح روی ماسک را شکل می دهد. ضخامت این لایه بسیار نازک (در حدود 100nm ) می باشد.

کیفیت بالای ماسک نوری با توجه به صافی آن، دقت طرح ایجاد شده، حداقل سایز، کنترل کننده طول خطوط در محدوده ماسک، چگالی خرابی ها و … تعیین می شود.

ماسک ها پس از چندین بار استفاده دچار خرابی و نقص می شوند که با تعمیر می توان نقص ها را جبران کرد.