Applicazioni avanzate che impiegano l’Ellissometria Spettroscopica: LITOGRAFIA

I dispositivi elettronici vengono continuamente aggiornati con notevoli miglioramenti delle prestazioni in ogni nuova generazione di computer, laptop, smartphone e sistemi gaming. La tecnologia alla base di questi sviluppi include processori più veloci, chip di memoria con capacità maggiore e fotocamere e display con risoluzione più elevata. In ogni caso, i circuiti di questi chip e display sono più piccoli rispetto alla generazione precedente, consentendo a miliardi di transistor di occupare un’area di silicio sempre più piccola e dunque di essere impiegati, ad esempio, per la produzione di pixel per fotocamere e display con definizione sempre maggiore.

Come si ottiene questo? La litografia ottica è un processo utilizzato nella fabbricazione di circuiti integrati e stampati che utilizza la luce per imprimere il pattern di circuiti o pixel direttamente su un substrato, tipicamente un semiconduttore come un wafer di silicio o una piastra di vetronite. Lo schema del circuito viene prima realizzato su una lastra di vetro opaca con aree trasparenti chiamata photomask. La fotomaschera è caratterizzata da aree che trasmettono la luce e altre che la riflettono o l’assorbono. La luce ultravioletta passa attraverso le aree trasparenti della maschera e il disegno del circuito viene impressionato sulla superficie del substrato, sulla quale è stato dapprima depositato uno strato chiamato photoresist. Un photoresist agisce come una pellicola fotografica ma in realtà è un film sottile, sensibile alla radiazione UV, applicato sulla superficie ed in grado di catturare l’immagine dello schema del circuito tramite un cambiamento chimico delle aree esposte alla luce. Le aree del photoresist esposte alla luce UV proveniente dalla fotomaschera diventano più o meno “resistenti”, photoresist negativo o positivo rispettivamente, al processo di etching rispetto alle aree non esposte. In entrambi i casi, per ottenere lo schema del circuito, il photoresist deve essere sottoposto ad etching utilizzando agenti chimici analogamente allo sviluppo delle pellicole fotografiche.

Nell’industria dell’elettronica e della microelettronica, l'ellissometria è una tecnica largamente impiegata per il controllo di processo della litografia ottica per determinare lo spessore e le proprietà di assorbimento dei film sottili di photoresist, la caratterizzazione dei layer costituenti le fotomaschere phase-shifting e lo spessore e le proprietà ottiche dei coating rossi, verdi e blu nei pixels dei display a colori.

L'ellissometria spettroscopica permette di controllare che queste proprietà siano uniformi su tutta la superficie del wafer di semiconduttore o del supporto di vetro, il che è sempre più impegnativo in quanto continuano ad aumentare di dimensioni!

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