Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Документы » 1_2_Основные этапы микролитографии

1_2_Основные этапы микролитографии (Лекции от Цветкова)

2017-12-28СтудИзба

Описание файла

Файл "1_2_Основные этапы микролитографии" внутри архива находится в папке "Лекции от Цветкова". Документ из архива "Лекции от Цветкова", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология и оборудование микро и наноэлектроники" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "технология и оборудование микро и наноэлектроники" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "1_2_Основные этапы микролитографии"

Текст из документа "1_2_Основные этапы микролитографии"

5. Основные этапы микролитографии

5.1 Подготовка подложек.

Необходимо, чтобы на поверхности подложки не было загрязнений (частиц пыли, органических загрязнений), адсорбированных жидкостей, газов. Поверхность подложек должна обеспечивать высокую смачиваемость и адгезию фоторезиста, чтобы исключить отслаивание его от подложки во время травления и местное протравливание участков, защищенных фоторезистом.

Так как большинство фоторезистов содержит в своей основе полимеры, обладающие гидрофобными (водоотталкивающими) свойствами, их адгезия к поверхности подложки будет высокой, если поверхность также гидрофобна. При этом необходимо, чтобы поверхность подложек также плохо смачивалась травителем, т.к. в противном случае травитель легко проникает под край фоторезиста и травление происходит не только в окнах, но и под слоем фоторезиста.

По этой причине при подготовке подложек стремятся уменьшить смачиваемость их поверхностей травителем, а поскольку травители почти всегда являются водными растворами, это эквивалентно приданию подложке гидрофобных свойств.

Фотолитографию по пленкам SiO2 целесообразно проводить в течение часа после термического окисления кремния, пока поверхность двуокиси гидрофобна (угол смачиваемости 40-63о). После длительного хранения подложек поверхность двуокиси кремния становится гидрофильной (угол смачивания 20-35о), поэтому необходима их дополнительная термообработка в атмосфере кислорода при температуре 900-1000оС в течение 5-10 мин или инфракрасная сушка при 400оС.

Гидрофобизирующую обработку примесно-силикатных пленок также выполняют отжигом в кислороде при температуре 250-550оС, а пленки алюминия отжигают в инертной среде при температуре около 300оС.

5.2. Нанесение слоя фоторезиста

Существует ряд методов нанесения слоя жидкого фоторезиста: центрифугирование, распыление, окунание, полив, электростатическое распыление, нанесение сухого фоторезиста.

Нанесение слоя резиста на кремниевую заготовку чаще всего осуществляется центрифугированием. При включении центрифуги жидкий фоторезист растекается под действием центробежных сил. Прилегающий к подложке граничный слой формируется за счет уравновешивания центробежной силы и силы сопротивления. Толщина слоя прямо пропорциональна вязкости раствора фоторезиста и обратно пропорциональна числу оборотов центрифуги.

,

где А – коэффициент пропорциональности, получаемый опытным путем;

- вязкость фоторезиста

- угловая скорость

При необходимости значительного изменения толщины слоя изменяют вязкость фоторезиста, а подбором частоты вращения центрифуги добиваются точно требуемой толщины.

Фоторезист обычно подается из дозатора или капельницы на неподвижную подложку, время между нанесением жидкого резиста и включением центрифуги должно быть минимальным (0,5-1 с), чтобы вязкость резиста не менялась в результате испарения растворителей.

П
ри центрифугировании на краю подложки всегда возникает утолщение (валик), ширина и высота которого зависят от вязкости резиста, скорости вращения центрифуги и формы подложки.

Толщина слоя фоторезиста и его качество зависят при центрифугировании от: типа резиста и его вязкости; максимальной скорости вращения; ускорения центрифуги; температуры и влажности окружающей среды; свойств поверхности подложки. Чтобы получить неоднородность толщины фоторезиста не более 5-8%, частота вращения центрифуги должна быть больше 1000мин-1. Так, при =2000 об/мин ширина валика незначительна (0,4мм).

Обычно центрифугирование ведется 15-30 сек при частоте вращения 3000-6000 об/мин.

Для повышения разрешающей способности экспонирования толщина слоя резиста должна быть по возможности минимальной, но достаточной, чтобы обеспечить малую дефектность и стойкость к травителю. Толщина фоторезиста в большинстве случае составляет 1 –2 мкм, при производстве субмикронных структур 0,2 – 0,4 мкм.



При производстве печатных плат в настоящее время наиболее часто применяют сухой пленочный фоторезист. Он наносится на подготовленную заготовку печатной платы при помощи специального устройства – ламинатора - методом накатки.

  1. 5.3. Сушка слоя фоторезиста.

  2. Сушка после центрифугирования необходима для отверждения фоторезиста за счет удаления из него растворителя. Типовые режимы сушки

  • 90 - 100оС в течение 20-30 мин в конвекционной печи

  • 75-8°C в течение 45 с на горячей плите

  • при ИК нагреве сушка ведется несколько минут

  • при сушке в поле СВЧ используют печи мощностью 200-400 Вт, работающие на частоте около 2,5 ГГц. Этот метод весьма производителен: время сушки – несколько секунд.

Н
аиболее высокое качество слоя фоторезиста при достаточно высокой производительности обеспечивает сушка на горячей плите

Сушку подложек со слоем фоторезиста выполняют в тщательно контролируемой среде, чтобы избежать попадания пыли.

5.4. Совмещение фотошаблона с подложкой и экспонирование

Для экспонирования кремниевых пластин с нанесенным на них фоторезистом в основном используются следующие методы (см. рис ):

  • контактное экспонирование

  • экспонирование с зазором

  • п
    роекционное экспонирование

В каждом из этих методов необходима операция совмещения фотошаблона с подложкой, предшествующая операции экспонирования. Операции совмещения и экспонирования проводят последовательно на одной и той же установке.


Для совмещения используются специальные двупольные микроскопы, позволяющие наблюдать рассовмещения топологий фотошаблона и подложки в левой (L) и правой (R) частях рабочей зоны. Обычно для контроля рассовмещений используют специальные реперные знаки в виде крестов или прямоугольников.

Для экспонирования фоторезиста используются ртутно-кварцевые лампы высокого и сверхвысокого давления мощностью 100-500 Вт, наибольшая интенсивность которых находится в диапазоне длин волн 0,3-0,4мкм. Диаметр поля экспонирования в современных УСЭ должен быть не менее 150 мм, а разброс освещенности по всему полю не должен превышать 5-10%.

Последовательное выполнение совмещения и экспонирования на одной и той же установке резко снижает производительность линий фотолитографии, при этом УСЭ оказывают значительное влияние на брак из-за неточной передачи размеров элементов и погрешностей их совмещения.

5.5. Проявление изображения в фоторезисте

Проявление негативных резистов на основе каучуков является процессом удаления неэкспонированных участков в органическом растворителе: толуоле, трихлорэтилене и т.д.

Для проявления позитивных резистов на основе нафтохинондиазидов чаще всего используют слабые водные щелочные растворы, например, (0,3-0,5)% раствор едкого калия КОН.

В настоящее время повсеместно применяют способ пульверизации проявителя, улучшающий качество проявления (особенно при малых размерах изображений) и позволяющий автоматизировать процесс.

При проявлении очень важно контролировать температуру и величину рН проявителя. При изменении величины рН всего лишь на десятую долю размер элемента меняется примерно на 10% от номинала.

5.6. Сушка проявленного слоя

Сушка проявленного слоя проводится при температуре 120-180оС в течение 1-1,5 часов для удаления проявителя, повышения химической стойкости и адгезии слоя к подложке. От температуры и характера повышения её во время сушки зависит точность передачи размеров изображений. Резкий нагрев вызывает оплывание краев, поэтому для точной передачи малых (1-2 мкм) размеров следует применять плавное или ступенчатое повышение температуры. Примерный план обработки позитивного фоторезиста ФП-383: 10-15мин при комнатной температуре, затем 20-25мин в термостате при 120оС и 20-30мин при 150оС.

5.7. Травление диэлектрических и металлических покрытий

Т равление участков подложки, не защищенных фоторезистом, происходит не только вглубь, но и в стороны (боковое подтравливание), под слой фоторезиста. Вследствие бокового подтравливания размеры вытравливаемых окон (например, в двуокиси кремния) увеличиваются, а размеры токопроводящих полосок (например, алюминиевых) становятся меньше.

Скорость травления регулируется концентрацией травителя или введением в его состав специальных буферов, замедляющих процесс.

П ерспективным методом является ионное травление, заключающееся в бомбардировке поверхности подложки положительными ионами какого-либо газа, обычно аргона. При ионном травлении одновременно происходит удаление как материала подложки, так и слоя фоторезиста. Поэтому глубина рельефа зависит от скорости травления и толщины слоя фоторезиста. Достоинство ионного травления в высокой скорости травления, хорошем качестве края рельефа и возможности его получения на любых материалах.

5.8. Удаление фоторезиста

Удаление фоторезиста имеет важное значение, так как от этой операции зависит качество последующих технологических операций: окисления, диффузии, нанесения металла и др. Удаление должно обеспечивать хорошую очистку поверхности от загрязнений, внесенных в процессе фотолитографии. В настоящее время используются следующие методы удаления фоторезиста:

  • деструкция полимера в концентрированных кислотах

  • обработка в органических растворителях;

  • плазмохимическая обработка;

При обработке в кислотах подложки погружают на 5-30 мин в нагретую более 60оС концентрированную серную или азотную кислоту или их смесь. Дальнейшая обработка в органических растворителях очищает поверхность подложек.

При обработке в органических растворителях подложки погружают в нагретые растворители: диоксан, диметилформамид, толуол, ксилол или смеси этих растворителей. Температура нагрева – от 60 до 100оС, длительность обработки – от 1 до 15 мин.

Повысить качество обработки и сократить время снятия фоторезиста в 10-20 раз можно интенсифицированием процесса с помощью ультразвука.

Плазмохимическая обработка заключается в окислении слоя фоторезиста при повышенной температуре в атмосфере ионизированного газа. Высокочастотное поле и бомбардировка подложек ионами газа нагревают их до 150-200оС. При такой температуре ионы кислорода активно окисляют органические продукты фоторезиста до СО, СО2 и паров воды, откачиваемых вакуумным насосом. Скорость удаления слоя фоторезиста от 0,05 до 0,3 мкм/мин; длительность обработки 1-1,5 мин. Процесс удаления фоторезиста плазмохимическим методом не зависит от режимов его термообработки, легко управляем, происходит в чистой среде, нетоксичен.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5057
Авторов
на СтудИзбе
456
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее