Analysis of Lithographic Alignment and Via Definition Challenges in Multilayer TMR Fabrication Processes

O fabrico de dispositivos TMR é realizado através de várias etapas de microfabrico, nas quais a litografia e o alinhamento entre camadas desempenham um papel fundamental na definição das estruturas. Neste trabalho, foram investigados os principais desafios associados ao alinhamento litográfico e à definição de vias num processo de fabrico multicamada de dispositivos TMR.

Numa primeira fase, foram testadas marcas em forma de X e uma marca de alinhamento Plus, utilizando diferentes estratégias de alinhamento. A qualidade do alinhamento foi avaliada através de medições de sobreposição, tendo em conta o desvio total e as suas componentes nas direções X e Y. Os resultados mostraram que o menor desvio total de sobreposição foi obtido para a condição X3, com um valor de 0,512 µm, embora tenha sido observada uma variação dependente da geometria das estruturas. O erro na direção X foi reduzido para 0,526 µm através da utilização da marca Plus com correção do desvio, demonstrando a importância da análise direcional da sobreposição.

De seguida, foram investigados parâmetros litográficos como o tempo de revelação, o desvio de focagem e a dose de exposição. A qualidade da abertura das vias foi avaliada quantitativamente através da classificação das vias em fechadas, parcialmente abertas e totalmente abertas. A melhor condição observada foi obtida utilizando 20 s de pré-revelação, 60 s de revelação, uma dose de exposição de 50 mJ/cm² e um desvio de focagem de 2V. Esta condição produziu um desvio total de sobreposição de 0,949 µm e 68,75% de vias totalmente abertas.

Os resultados demonstram que a definição de vias no fabrico multicamada de dispositivos TMR depende da otimização conjunta das condições de alinhamento, revelação, focagem e exposição.