Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 169
Текст из файла (страница 169)
Зги авторы нсследовалн покрытия пятнадцати различных фоторезнстов, прн толщине 0.5 — 50 мкм, экспоннровзняых различными типами источников света, с различной продолжительностью выдержки. Онн установили, что проявленные линни в слое негативного фотореэистэ расширяются прямопропорцнонально увеличению толщины покрытия, причем зто увеличение ширины линий в случае фоторезнста Крй примерно вдвое больше, чем з случае фотореэнста КТРй. Наконец, имеются некоторые причины не использовать покрытия негативного фоторезнста толщиной менее ! мкм, хотя такие покрытия и обеспечивают самую высокую разрешающую способность, Хотя и сообщалось, что покрытия толщиной 0,2 — 0,3 мкм обеспечивают разрешение линий шнрнвой 1 мкм, однако это отяосится к эксперкмеитам с применением эмульсиониых фотошаблояов [62[.
Одной нз причин невозможности использовании полимерных покрытий толщиной 0.5 мкм и менее является нх слабая стойкость н химическим травителам н в результате — образование разрывов. Гл. 7. Формирование рисунков в тонких пленках В противоположность негативным фоторезистам, ширина линий а случае позитивных фоторезистов типа А2-1350 практически не зависит от толщины 1123]. Следовательно, а этом случае можно ожидать получения более надежных, более толстых защитных слоев, без ухудшения разрешающей способности. По заявлениям изготовителей, получение линий шириной 0,5 мкм в покрытиях фоторезиста ЛХ-1350 толщиной до 1,6 мкм, подтверждает это положение, однако следует отметить, что травление линий шириной 1 мкм и менее обычно требует приценения методов, отличных от методов, примоняющихся нри контактном печатании через фотошаблоны, изготовленные иа липпмановских эмульсиониых пластинах (см.
равд. ЗЛ, 6) и 4В). Когда еше не было опубликовано экспериментальных сведений о рельефах, изготавливаемых а слоях фоторезиста ЛЕ-!350 с помощью эмульсионвых фотошаблонов методом контактного печатания, 11жонсон [124] установил возможность получения линий шириной 2,5 мкм. Точность воспроизведения размеров рисунка — вопрос более сложный, потому что отклонения от заланнык первоначальных размеров накаплива. ются на протяжении всего технологического процесса изготовления и фотошаблоиов, и фоторезистов.
С этой точки зрения, очень трудно оценить два непрерывно изменяюцпихся параметра — это качество оборудования и аппаратуры и опыт операторов. Принимая идеально воспроизводимыми процессы нанесения фоторезиста, экспонирования, проявления и травления, тем ие менее необходимо отметить, что конечные размеры рисунка после травления будут воспроизведены, но будут отличаться от первоначальна заданных. Отклонения, возникающие при вырезании оригинала, изменении режимов технологии изготовлении фотошаблонов н другие, непременно имеющие место ошибки, даже в случае самых лучших условий выполнения технологического процесса получения фоторезиста, увеличивают возникающие систематические ошибки.
Ошибки, возникающие при мультиплинированин н совмещении фотошаблоиов, здесь не рассматриваются,так как онн оказывают воздействие только на расположение элементов рисунка относительно друг друга, но не на размеры. Оценим значения вносимых ошибок.
По данным, опубликованным Шутцем и Хенингом, при самых благо. приятных условиях работы эти отклонения составляют от 0,5 до 1 мкм на каждой из перечисленных выше операций. Суммарная ошибка, по.видимому, не очень велика. Отклонение размеров рисунка в ~2,5 мкм является обычным явлением для линий шириной в 25 мим, а ошибиа прн последую. ших совмещениях отдельных фрагментов рисунков может увеличить ее ровно вдвое 123]. Источником отклонения размеров, который труднее всего контролировать и регулировать, является расширение линий, обусловленное рассея. пнем света на закрытых фотошаблоном участках.
При хорошем регулировании продолжительности экспонирования и очень небольшом расстоянии между фотошаблоном и подложкой расширение линий зависит, главным образом, от толщины покрытия фоторезиста. Как установлено Тулумелло и Хардннгом 1123], ширина изменяется в пределах 1 мкм и менее для по. крытий толщиной в 0,5 мкм и менее в случае использования фоторезистоа А2-1350 КТРВ и КРЙ. Ширина линий в случае фоторезиста АЕ-1350 не изменяется значительно, если толщина покрытии больше на несколько микрон. В случае же негативных фоторезистов увеличение ширины линий прямопропорциоиально увеличению толщины покрытия. Так, линия шири.
ной в 3 мкм может быть расширена на 3 мкм при применении фоторезиста КТР)7 и на 6 мкм при применении фоторезнстов КРй и КРй2. В связи с этим было предложено соответственно корректировать эти отклонения размеров уже при проектировании рисунка схем, 616 3, Фотолитография Ло сих пор считалось, что технология получения фоторезистов контро. лнруема н воспроизводимость их качества поддерживается постоянной.
Олнако прантически режимы получения фоторезнстов никогда не остаются постоянными. Толщина фоторезистивного покрытия, продолжительность экспонирования и расстояние между подложкой и фотошаблоном изменяются в определенных пределах, следовательно, и размеры рисунка систематически изменяются в определенных пределах. Значения случайных и систематических отклонений от заданных величин были изучены на тонких пленках резисторов небольших размеров (ширина линий 12 — 75 мкм) (93]. , кеика ~/~~' Толщина пленок составляла около 1000 А. Поскольку поверхностное сопро- туасраалгка тивленне можно контролировать с точностью ~2%, а подтравливание осуществлялось методом катодного трав- а ления, то ошибка или отклонение геометрических размеров резисторов оп- Фотааазигм ределялось косвенно, по полученному значению электрического сопротивления.
Было установлено, что в ста- аеика: билиэировавшейся технологии г применением фоторезиста КТГВ система- /7астаакска д ! тические отклонения составляют ~0,75— 1,25 мкм. Распределение случайных отклонений звачепий от средней величи- и ны характеризуется диапазоном от ~0,5 до 0,75 мкм. В самых же худших случанх, встречающихся крайне Рис. 1в. Различные иро(хили тонких плеиои после трввлеиив: и — идее.тьиое трввлеиие; б — воривльиое подтрввливвиие.
а1ы 1; и — сильиое рвстрввливвоие. а/л1<1. редко, дополнительные, выше указанного предела отклонения составляют величину до 2,5. а ииосда и 3.5 мкч, В аналогичных исследованиях приво. дятся максимальное отклонение ~2,5 мкм от заданной ширины линии 3 — 25 мкм [!25). Таким образом, метод контактной печати с использова иием эмульсионных фотошаблонов, позволяет получать ширину линий в слое фоторезиста с точкостью ~2,5 мкм для средних значений ширины линий.
В литературе отсутствуют сравнительные сведения для узких линий ( ( 10 мкм) в случае использования позитивных фоторезистов. Более узкие пределы допусков можно достигнуть, применяя проекционное экспонирование фоторезнстов (см. равд. 4В, !) н хромированные фотошаблоны (для контактной печати).
2) Адгезня фоторезиста и подтравливанне. Для того, чтобы реализовать максимальные разрешение и точность в защитном покрытии фоторе. виста, необходимо, чтобы рисунок находился под слоем фоторезиста и точно повторял рисунок, созданный в полимерном слое, как это поназано на рис, 16,а. На практике таких идеальных случаев не встречается, потому что химические травителн одинаково воздействуют на материал пленки как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.
В поликристалли. 617 Гл. 7. Формирование рисунков в тямкнх пленках ческих и аморфных материалах явление изменения скорости травления а зависимости от направления отсутствует. Таким обычным профилем травления металлических пленок является трапецеидальный (показан на рнс. 16, б, а). Изменение бокового травления (й( на рнс. 16, б и в) называют подтравливаяием, а отношекие толщины пленки к расстоянию растравливання — коэффиинентом травления нлн «клином» травления. Отсюда следует, что нормальным подтравливаняем (ноэффицнент травления равен примерно 1) считают такое, прн котором шярина растранлнва.
ння линии вдвое больше толщины пленки. Нередко бывают случаи, когда коэффициент травления значительно меньше единицы, как зто показано на рис. !б,в. Прямая наклонная линия в профиле — случай идеальяый, на свмом же деле она искривлена. Случаи сильного подтравливания такого типа наиболее вероятно встречаются при травлении пленок растворами фтористоводородной кислоты. В результате этого линии рисунка получаются искривленными, н для преодоления этого недостатка приходится по.
тратить много усилий на выяснение причин такого явления. Так как явлению предпочтительных скоростей бокового растравливания трудно найти объяснение, его обычно оценивают по постепенному отслаиванию покрытия фоторезистз, из-за чего экспонируемая поверхность, подвергаемая травлению, увеличивается. Отделению полимерного покрытия от поверхности окисла должна предшествовать постепенная потеря адгеэйи под действием травителя. Механизм этого процесса еще не выяснен, однако существование малых по размерам ионов, например, авионов фторнстых соединений вдоль поверхности раздела покрытие фоторезнста — пленка, как было установлено, является возможным началом реакции травления (87]. Выяснение того, что при травлении пленок 2!От плохая адгезия может привести к подтравливанию, стимулировало дальнейшие исследования, например, изучение влияния состояния аппаратуры и поверхности 210, на адгеэию.
Тейлор (й7] установил, что алгезия слоя фоторезнста КМЕ)1 снижается, а степень подтравливания увеличивается на образцах, которые экспонировались в атмосфере с относительной влажностью более збуэ. Систематические исследования Берга (12б], позднее продолисенные Лассоу (127], позволили охарактеризовать поверхность Б)Оэ в смысле ее молекулярной структуры ц смачиваемости водой и установить взаимосвязь этих свойств с адгезией слоев фоторезистов. В зависимости от химических свойств, различают три типа поверхностей 3!Оэ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
