patterning on a silicon wafer

1. photolithography
‫استاد‬‫درس‬:‫صالحی‬ ‫دکتر‬
‫دهنده‬ ‫ارائه‬:‫ریاحی‬ ‫هادی‬
1/20

2. ‫مطالب‬ ‫فهرست‬
.I‫مقدمه‬
.II‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
.III‫گیری‬ ‫نتیجه‬
2 20/

3. ‫مقدمه‬
‫چیست؟‬ ‫لیتوگرافی‬
.1‫سطح‬ ‫یک‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫ماسک‬ ‫یک‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫هندسی‬ ‫شکل‬ ‫یک‬ ‫ایجاد‬
.2‫درسال‬ ‫روش‬ ‫این‬1796‫است‬ ‫ایجادشده‬.‫وصفحات‬ ‫جوهر‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫چاپ‬ ‫روش‬ ‫از‬ ‫که‬ ‫زمانی‬
‫است‬ ‫بوده‬ ‫وکاغذی‬ ‫فلزی‬.
.3‫میشود‬ ‫استفاده‬ ‫فتولیتوگرافی‬ ‫ازروش‬ ‫مدرن‬ ‫های‬ ‫هادی‬ ‫نیمه‬ ‫درساخت‬.‫روش‬ ‫دراین‬ ‫که‬
‫میشود‬ ‫انجام‬ ‫لیتوگرافی‬ ‫کار‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬ ‫و‬ ‫ماسک‬ ،‫نور‬ ‫از‬ ‫بااستفاده‬.
.4‫الکترون‬ ‫،پروتوی‬ ‫ایکس‬ ‫پرتوی‬ ‫از‬ ‫که‬ ‫وجوددارد‬ ‫لیتوگرافی‬ ‫برای‬ ‫هم‬ ‫دیگری‬ ‫روشهای‬‫و‬ ‫ی‬
...‫میکنند‬ ‫استفاده‬.
3 20/

4. ‫مقدمه‬
4 20/
‫میکنیم؟‬ ‫استفاده‬ ‫لیتوگرافی‬ ‫از‬ ‫چرا‬
.1‫ب‬ ‫تنهایی‬ ‫به‬ ‫نمیتواند‬ ‫سیلیکون‬ ‫از‬ ‫وساده‬ ‫نازک‬ ‫الیه‬ ‫یک‬‫رای‬
‫بگیرد‬ ‫قرار‬ ‫استفاده‬ ‫مورد‬ ‫الکتریکی‬ ‫قطعات‬ ‫ساخت‬.
.2‫ترانزیستور‬ ‫مثل‬ ‫الکترونیکی‬ ‫قطعه‬ ‫یک‬ ‫ساخت‬ ‫برای‬‫،نیاز‬
‫همچنین‬ ‫و‬ ‫شود‬ ‫هندسی‬ ‫الگوی‬ ‫یک‬ ‫دارای‬ ‫نازک‬ ‫الیه‬ ‫که‬ ‫هست‬
‫مواد‬ ‫از‬ ‫های‬ ‫الیه‬ ‫با‬ ‫همچنین‬ ‫و‬ ‫شود‬ ‫برداشته‬ ‫آن‬ ‫از‬ ‫بخشهایی‬
‫شود‬ ‫داده‬ ‫پوشش‬ ‫دیگر‬.
.3‫ت‬ ‫که‬ ‫رامیدهد‬ ‫امکان‬ ‫این‬ ‫تولیدکنندگان‬ ‫به‬ ‫لیتوگرافی‬‫زیادی‬ ‫عداد‬
‫تولید‬ ‫ویفر‬ ‫یک‬ ‫روی‬ ‫وبر‬ ‫یکجا‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫قطعات‬ ‫از‬‫کنند‬.

5. ‫مقدمه‬
‫لیتوگرافی‬ ‫مراحل‬:
.1‫سطح‬ ‫تمیزکردن‬
.2‫اکسید‬ ‫الیه‬ ‫ایجاد‬
.3‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫الیه‬ ‫ایجاد‬
.4‫اولیه‬ ‫دادن‬ ‫حرارت‬
.5‫ماسک‬ ‫تنظیم‬
.6‫نور‬ ‫تابش‬
.7Develop
.8Etching
.9‫دادن‬ ‫حرارت‬‫نهایی‬
.10‫تمیزکاری‬
5 20/

6. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫تمیزکاری‬:
‫شود‬ ‫حذف‬ ‫باشد‬ ‫ویفر‬ ‫سطح‬ ‫روی‬ ‫است‬ ‫ممکن‬ ‫که‬ ‫اضافی‬ ‫مواد‬ ‫تمام‬ ‫باید‬ ‫اکسید‬ ‫الیه‬ ‫ایجاد‬ ‫قبل‬.
6 20/

7. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫اکسید‬ ‫الیه‬ ‫ایجاد‬:
‫اکسید‬ ‫از‬ ‫نازک‬ ‫الیه‬ ‫ایجاد‬ ‫های‬ ‫راه‬ ‫از‬ ‫یکی‬ ‫حرارتی‬ ‫روش‬ ‫به‬ ‫اکسید‬ ‫الیه‬ ‫ایجاد‬(‫سیلیکون‬ ‫اکسید‬ ‫معموال‬)‫است‬ ‫ویفر‬ ‫برروی‬.
‫دردمای‬ ‫تیوب‬ ‫یک‬ ‫به‬ ‫اکسیژن‬ ‫کردن‬ ‫وارد‬ ‫با‬ ‫دروش‬ ‫این‬900‫سانتی‬ ‫درجه‬‫وباالتر‬ ‫گراد‬‫میشود‬ ‫انجام‬.
‫دارد‬ ‫بستگی‬ ‫دما‬ ‫به‬ ‫اکسید‬ ‫الیه‬ ‫ضخامت‬ ‫میزان‬.
7 20/

8. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫الیه‬ ‫ایجاد‬:
‫میدهیم‬ ‫قرار‬ ‫اکسید‬ ‫سطح‬ ‫روی‬ ‫را‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬ ‫از‬ ‫الیه‬ ‫یه‬ ‫بعد‬ ‫مرحله‬ ‫در‬.‫دستگاه‬ ‫از‬ ‫کار‬ ‫این‬ ‫برای‬spin coater‫میشود‬ ‫استفاده‬.
8 20/

9. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫نور‬ ‫به‬ ‫موادحساس‬:
.1‫تق‬ ‫ومنفی‬ ‫مثبت‬ ‫ی‬ ‫دسته‬ ‫دو‬ ‫به‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫مواد‬‫سیم‬
‫میشوند‬.
.2‫نسبت‬ ‫ولی‬ ‫میباشد‬ ‫بهتری‬ ‫وضوح‬ ‫دارای‬ ‫مثبت‬ ‫نوع‬‫نوع‬
‫است‬ ‫گرانتر‬ ‫بسیار‬ ‫منفی‬.
.3‫از‬ ‫کاری‬ ‫ابعاد‬ ‫که‬ ‫تازمانی‬ ‫دلیل‬ ‫همین‬ ‫به‬3‫متر‬ ‫میلی‬
‫استفاده‬ ‫منفی‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬ ‫از‬ ‫نشود‬ ‫کمتر‬
‫میشود‬.
9 20/

10. ‫مراحل‬‫فتولیتوگرافی‬
‫کنیم‬ ‫پاک‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬ ‫از‬ ‫باید‬ ‫را‬ ‫ویفر‬ ‫های‬ ‫لبه‬ ‫سپس‬.‫فرایند‬ ‫از‬ ‫بعد‬ ‫معموال‬ ‫که‬ ‫دلیل‬ ‫این‬ ‫به‬spin coat‫لبه‬ ‫به‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬
‫میابد‬ ‫گسترش‬ ‫هم‬ ‫ویفر‬ ‫پشتی‬ ‫های‬.
‫داد‬ ‫انجام‬ ‫را‬ ‫فرایند‬ ‫این‬ ‫میتوان‬ ‫روش‬ ‫دو‬ ‫به‬:
.1‫شیمیایی‬(‫حالل‬ ‫از‬ ‫استفاده‬)
.2‫نور‬ ‫تابش‬
10 20/

11. ‫لیتوگرافی‬ ‫فتو‬ ‫مراحل‬
‫اولیه‬ ‫دادن‬ ‫حرارت‬:
.1‫نور‬ ‫یه‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬ ‫روی‬ ‫موجود‬ ‫های‬ ‫حالل‬ ‫بردن‬ ‫بین‬ ‫از‬
.2‫میشوند‬ ‫نور‬ ‫جذب‬ ‫تغییر‬ ‫باعث‬ ‫حاللها‬
.3‫ها‬ ‫الیه‬ ‫چسبندگی‬ ‫بهبود‬
‫دادن‬ ‫حرارت‬ ‫روشهای‬:
.1Hot plate(‫روش‬ ‫ترین‬ ‫مرسوم‬)
.2‫درکوره‬ ‫دادن‬ ‫قرار‬(‫داغ‬ ‫گاز‬ ‫معرض‬ ‫در‬)
.3‫مایکروویو‬ ‫امواج‬ ‫تابش‬
11 20/

12. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫ماسک‬ ‫تنظیم‬‫نور‬ ‫تابش‬ ‫و‬:
.1‫میکنیم‬ ‫ماسک‬ ‫کننده‬ ‫تنظیم‬ ‫دستگاه‬ ‫وارد‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫خنک‬ ‫را‬ ‫ویفر‬ ‫بعد‬ ‫مرحله‬ ‫در‬.
.2‫میباشد‬ ‫فتولیتوگرافی‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫قطعات‬ ‫ساخت‬ ‫مراحل‬ ‫ترین‬ ‫حیاتی‬ ‫از‬ ‫یکی‬ ‫ماسک‬ ‫کردن‬ ‫تنظیم‬.‫ح‬ ‫ماسک‬ ‫دقیق‬ ‫تنظیم‬ ‫عدم‬ ‫جراکه‬‫یک‬ ‫حد‬ ‫در‬ ‫تی‬
‫بشود‬ ‫قطعات‬ ‫تمام‬ ‫بردن‬ ‫بین‬ ‫از‬ ‫باعث‬ ‫میتواند‬ ‫کمتر‬ ‫ویا‬ ‫میکرون‬.
.3‫میباشد‬ ‫شیشه‬ ‫ویا‬ ‫کوارتز‬ ‫از‬ ‫معموال‬ ‫ماسک‬ ‫جنس‬.
.4‫میشود‬ ‫تابانده‬ ‫منبع‬ ‫توسط‬ ‫نور‬ ‫ویفر‬ ‫برروی‬ ‫ماسک‬ ‫تنظیم‬ ‫از‬ ‫بعد‬.‫وبخشهایی‬
‫میگیرند‬ ‫قرار‬ ‫نور‬ ‫نوردرمعرض‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬.
12 20/

13. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫تاب‬ ‫و‬ ‫کردن‬ ‫تنظیم‬ ‫برای‬ ‫متفاوت‬ ‫افزار‬ ‫سخت‬ ‫سه‬‫اندن‬
‫میکنید‬ ‫مشاهده‬ ‫مقابل‬ ‫رادرشکل‬ ‫نور‬.
‫کنند‬ ‫تنظیم‬ ‫نوع‬ ‫،دراین‬ ‫تماسی‬ ‫کننده‬ ‫تنظیم‬‫ماسک‬ ‫ه‬
‫میگیرد‬ ‫قرار‬ ‫نمونه‬ ‫روی‬.
‫های‬ ‫کننده‬ ‫تنظیم‬proximity،‫کننده‬ ‫تنظیم‬ ‫دراین‬
‫نمیگیرد‬ ‫قرار‬ ‫نمونه‬ ‫روی‬ ‫ماسک‬ ‫ها‬.‫تن‬ ‫این‬ ‫تصاویر‬‫ظیم‬
‫تری‬ ‫پایین‬ ‫دقت‬ ‫از‬ ‫اول‬ ‫نوع‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫کننده‬
‫برخورداراست‬.
‫های‬ ‫کننده‬ ‫تنظیم‬projection‫تنظیم‬ ‫،دراین‬
‫میگی‬ ‫قرار‬ ‫ویفر‬ ‫و‬ ‫ماسک‬ ‫بین‬ ‫لنز‬ ‫یک‬ ‫ها‬ ‫کننده‬‫رد‬.‫این‬
‫است‬ ‫بهتر‬ ‫وضوح‬ ‫با‬ ‫عکسهایی‬ ‫داراب‬ ‫ها‬ ‫سیستم‬.
13/20

14. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫که‬ ‫دارد‬ ‫وجود‬ ‫ها‬ ‫سی‬ ‫ای‬ ‫ساخت‬ ‫در‬ ‫ماسک‬ ‫تنظیم‬ ‫برای‬ ‫وپیشرفته‬ ‫معمول‬ ‫روش‬ ‫یک‬steper‫میشود‬ ‫نامیده‬.
‫ایجاد‬ ‫ویفر‬ ‫روی‬ ‫میخواهیم‬ ‫رو‬ ‫مشابهی‬ ‫یکقطعات‬ ‫که‬ ‫زمانی‬ ‫برای‬
‫میشود‬ ‫استفاده‬ ‫روش‬ ‫این‬ ‫از‬ ‫کنیم‬.‫نمونه‬ ‫از‬ ‫کوچتر‬ ‫ماسک‬ ‫یک‬ ‫از‬
‫میشود‬ ‫استفاده‬.‫باالست‬ ‫وضوح‬ ‫دارای‬.
14 20/

15. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫دارد‬ ‫وجود‬ ‫ازادی‬ ‫درجه‬ ‫سه‬ ‫ویفر‬ ‫روی‬ ‫ماسک‬ ‫تنظیم‬ ‫برای‬(:(x,y, θ
15/20

16. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مرحله‬
 Develop:
.1‫میشود‬ ‫حل‬ ‫شیمیای‬ ‫ماده‬ ‫یک‬ ‫توسط‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬ ‫از‬ ‫بخشهایی‬ ‫مرحله‬ ‫این‬ ‫در‬.
.2‫برعکس‬ ‫باشد‬ ‫منفی‬ ‫واگر‬ ‫میشوند‬ ‫حل‬ ‫گرفتند‬ ‫قرار‬ ‫نور‬ ‫معرض‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫هایی‬ ‫،قسمت‬ ‫باشد‬ ‫مثبت‬ ‫نوع‬ ‫از‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬ ‫اگر‬.
16/20

17. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
 Etching:
.1‫میشود‬ ‫خورده‬ ‫حالل‬ ‫مایع‬ ‫توسط‬ ‫اکسید‬ ‫الیه‬ ‫از‬ ‫بخشهایی‬ ‫مرحله‬ ‫این‬ ‫در‬.
17 20/

18. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫نهایی‬ ‫دادن‬ ‫حرارت‬(hard bake:)
.1‫توسط‬ ‫را‬ ‫انها‬ ‫ویفر‬ ‫روی‬ ‫های‬ ‫الیه‬ ‫شدن‬ ‫سخت‬ ‫برای‬hot plate‫میدهند‬ ‫حرارت‬.
.2‫باشد‬ ‫بیشتر‬ ‫باید‬ ‫اولیه‬ ‫دادن‬ ‫حرارت‬ ‫مرحله‬ ‫از‬ ‫مرحله‬ ‫این‬ ‫دمای‬.
.3‫بین‬ ‫دادن‬ ‫حرارت‬ ‫زمان‬ ‫مدت‬1‫تا‬2‫باشد‬ ‫باید‬ ‫دقیقه‬.‫باشد‬ ‫کم‬ ‫دادن‬ ‫حرارت‬ ‫اگرمیزان‬
‫میشود‬ ‫کم‬ ‫شکل‬ ‫وضوح‬ ‫باشد‬ ‫زیاد‬ ‫میشود،واگر‬ ‫کم‬ ‫ها‬ ‫الیه‬ ‫چسبیدگی‬ ‫میزان‬.
.4‫میکنند‬ ‫خنک‬ ‫اتاق‬ ‫دردمای‬ ‫را‬ ‫ویفر‬ ‫دادن‬ ‫حرارت‬ ‫از‬ ‫بعد‬.
18 20/

19. ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬
‫تمیزکاری‬:
.1‫میشود‬ ‫حذف‬ ‫هم‬ ‫نور‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫ماده‬ ‫باقیمانده‬ ‫مرحله‬ ‫دراین‬(.striping)‫استفاده‬ ‫استون‬ ‫از‬ ‫میتوان‬ ‫مرحله‬ ‫این‬ ‫برای‬
‫کرد‬.
.2‫میشوند‬ ‫حذف‬ ‫امدند‬ ‫وجود‬ ‫به‬ ‫فرایند‬ ‫طول‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫هایی‬ ‫واالینده‬ ‫اضافی‬ ‫مواد‬ ‫سایر‬ ‫همچنین‬.
19/20

20. ‫بندی‬ ‫جمع‬
‫میکند‬ ‫استفاده‬ ‫ویفر‬ ‫به‬ ‫ماسک‬ ‫از‬ ‫هندسی‬ ‫شکل‬ ‫انتقال‬ ‫برای‬ ‫اساسی‬ ‫مرحله‬ ‫سه‬ ‫از‬ ‫فتولیتوگرافی‬:coating,expose,develop
‫میابد‬ ‫انتقال‬ ‫ویفر‬ ‫به‬ ‫ماسک‬ ‫از‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫شکل‬ ‫فتولیتوگرافی‬ ‫مراحل‬ ‫کردن‬ ‫دنبال‬ ‫با‬.
‫میباشد‬ ‫سی‬ ‫ای‬ ‫ساخت‬ ‫مراحل‬ ‫ترین‬ ‫حساس‬ ‫از‬ ‫فتولیتوگرافی‬ ‫عملبات‬.
‫باشد‬ ‫پایین‬ ‫نقص‬ ‫چگالی‬ ‫و‬ ‫باال‬ ‫وضوح‬ ‫دارای‬ ‫باید‬ ‫فتولیتوگرافی‬ ‫عملیات‬.
20/20