Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 170
Текст из файла (страница 170)
Первый — когда поверхность содержит прочно адсорбированные слои молекул НэО, ее называют гидратированиой поверхностью. Второй — когда атомы кремния в поверхностном слое насыщены гндронсильнымя группамн, с образова. /~ пнем силаиольных структур -бэ ()" ~ Третий — когда молекулы 310з у поверхности оканчиваются снлоксановымн группами Смачяваемость этих поверхностей, измеренная по контактному углу капли воды, возрастает а следующем порядке: онлоксаноаые группы, силанпльиыв структуры, гндратнрованная поверхность, а адгезвя негативных $.
Фотолитографии фоторезнстов, измеренная по степени подтравлнваиия, в той же последовательности уменьшается. По данным Лассоу ]127] степень адгезии фоторезнста КТГК очень сильно зависит от состояния поверхности окисла, а удовлетворительная адгезия наблюдается только тогда, когда в приповерхиостном слое имеются группы силоксанового типа.
В случае же фоторезнстз КРЯ наилучшая адгезия бывает в том случае, когда в приповерхиостном слое имеются силоксановые и силанольные группы. Когда поверхность гидратированиая, адгезия плохая и с хем, и с другим типами фоторезистов. Йа про~ность сцепления слоев фоторезиста типа КМЕ(ч с подложкой состояние поверхности почти не оказывает влияния. Это явление обычно объясняют гидрофобной природой молекул фоторезиста. Совершенно очевидно, что сцепление (энергия адсорбции) для чистой поверхности ЗВОт должно быть прочяее, чем в тех случаях, когда поверхность имеет какие.лнба напряжения или покрыта слоем молекул НзО или групп ОН и если адсорбированное вещество не содержит сильно поляризованных групп.
Характер поверхности окисла, а следовательно, и степень адгезии слоя фоторезиста определяется всем процессом предварительной обработки подложки. Так, обычно, применение высоких температур прп термическом выращивании окисла приводит к образованию в поверхностном слое силоксановых групп, а гидрофильной поверхность становится тогда, когда осаждеиие окисла осуществляется при низких температурах. Обработка в водных растворах, а особенно в растворах, содержащих НР, также приводит к образованию гндрофильных поверхностных слоев, и как результат, к сравнительно слабому сцеплению со слоем фоторезиста. Наличие в поверхностном слое 51О, таких окислов, как РэОэ и ВэОь создает тот же самый эффект.
Превращение гидрофнльной поверхности хотя бы в кахой-то степени дегвдратированную возможно путем интенсивной сушки, напри. мер, отжига в вакууме, прокалки сухими газами прн температуре не инже 800' С, а наиболее эффективно при температуре 880' С [!26, 127]. Имеется ряд других методов улучшения адгезии слоя фоторезиста к подложке, в которых отпалает необходимость термического удаления влаги с поверхности. Они основаны на покрытии поверкиости гидрофобиым веществом.
Например, органические хлорсиланы способны удалить адсорбнрованные молекулы воды, путем образования газообразной хлорнстово. дородной кислоты йз51С1э+ 2Нз О(аде~ = йз 51 (ОН)э<аде~+ 2НС1 ~ а образующиеся силанольиые соединения могут реагировать и дальше, вибо друг с другом, либо с силаиольными зруппами, находящимися иа поверхности окисиого слоя й 7 У лир-81 — ОН -81 — +лйхр с образованием слоя полимерного кремиийорганического соединения, которое придает поверхности окисла гидрофобные свойства и значительно лучшает здгеэию нанесенных впоследствии слоев фотореэнста ]128].
акая обработка поверхности 5КУз осуществляется окунанием или опрыскиванием подложки разбавленным раствором силаиа в легколетучих ор. гаиических растворителях, с последующим медленным нагреванием и прокалкой при температуре не выше 200' С. После растравлизания слоя оймс. 619 Гл. 7, Формирование рисунков в топких пленках аа и онятия фоторезиста, полимерный слой кремнийорганического соединения с поверхности также должен быть удален.
Это соединение химически инертно, КЬ может растворяться в НР, сильных основаниях, например, КОЙ и в некоторых аминах или в сильных кислотах [!281. Для улучшения адгезии н растворам фоторезиста КМБй добавляют стеариновокиелый алюминий [87[. Подтравливание как результат плохой адгезин слоя фоторезиста следует отличать от перетравливапия. Перетравливание происходит при продолжительном боковом растравливании, после того как эиспонированные участки пленки были уже растворены. Это может произойти при травлении пленок металла, когда не установлены толщина пленки и скорость травления.
Перетравливание проявляется в виде глубоно и неровно рас. травленных краев линий н в большинстве случаев происходит по-видимому, при использовании очень быстрых травителей. В этом случае очень трудно точно установить продолжительность травления. Увеличение продолжительности бокового растрзвливания обусловлено тем, что молекулы травяше~о раствора сцепляются с поверхностью образца; ограничить про. должительность растравливания можно быстрым исключением воздействия травителя помещением подложки в стоп-ванну. Раствор в этой ванне должон иметь такой состав, который немедленно бы остановил химическую реакцию, возбужденную травителем. Примером может служить прекрзщение действия кислотного травнтеля алюминия при погружении образца в ванну с разбавленкым щелочным раствором. Одним из других методов является уменьшение скорости травления разбавлеияем травителя, лучше всего вязкими жидкостями, подобными полиспиртам.
В этом случае следует резко уменьшить обмен свежего и отработанного раствора травителя на краях линий. Этот метод иногда целесообразно применять и при ~равлении распылением, потому что экспонированные участки пленки более эффективно обрабатызаютси травителем, и промывочным раствором, чем края линий. 3) Дефекты в фотошаблоне и проникновение травителя. Еще едким критерием качества вытравливаемых рисунков является сложность защитного рельефа н слое фоторезиста. При отсутствии ошибон в конструкции чертежей и без учета легко обнаруживаемых больших дефектов, трещины в вытравленном рисунке могут возникать по двум нричинам. Первая — наличие микродефектов в стеклянных фотошаблонах; вторая — неудовлетворительная стойкость полимерного защитного рельефа к проникновению травителя под защитный слой.
Фотошаблоиы на основе стеклянных фото- пластин очень восприимчивы к образованию небольших дефектов как в процессе их производства, так и в процессе их эксплуатации. Такими дефектами могут быть — неначественное покрытие эмульсией, наличие проколов, царапин, частичек пыли, волокон иа поверхности покрытия. На сформированном слое полимерного рельефа такие дефекты являются при.
чиной, приводящей к локальному изменению контрастности изображения. Характер дефектов, образующийся в тонкопленочном рисунке в результате дефектов уже имеющихся в фотошаблоне, зависит еще и от типа используемого фоторезнста и от природы материала пленки, ноторак под. еергается травлению. Детально этот вопрос рассматривался Плаффом с сотрудниками [129].
Основные выводы по образованию, развитию де. фектов можно сделать по данным, представленным на рис. 13 и в табл. 11. Не все четыре типа дефектов в рисунках, ноторые могут образоваться, приносят одинаковый вред. Например, проколы в линиях рисунка з пленке металла оказывают незначительное влияние на способность проводящих дорожек проводить электрический ток, если они малы в сравнении с шириной линий. Частицы больших размеров, например, волокна 620 $.
Фотолитография Таблица 11 Влияние дефектов фотошаблона иа качество рисунков в окисле и пленках металла Окрашенная честнца на еоаерхностн фотошаблона нлн вак ннн, на нрозрачнаа честя Отверстне нлн царапина в непрозрачная части знульснонною слоя тнн фоторезнсте н характер травленая Негативный фоторезист: Травление металла Островки металла между линиями Выступающие островки окнгла Проколы н линии рисунка Проколы н диэлектрической пленке Травление окисла Позитивный фоторезист: Травление металла Островки металла между лишаями Выстуиюощие острин.
кн онислои Проколы в линии рисунка Проколы е диэлектрической пленке Травление окисла 821 оказывают более серьезное влияние на качество элементов схем и могут даже привести к образованию разрывов. Частицы таких размеров легко обнарунсить и удалить. Островки металла между линиями могут оказаться серьезным недостатком, а именно потому, что если оин имеют достаточно большие размеры, то в этом случае будут образовываться мостики и ловушки, а в результате — замкнутые локальные участки электрической схемы. Характер дефектов в окисных пленках тот же самый, но следствия этих дефектов различные. Если островки окисла в большинстве случаев в целом на схему влияния не оказывают, то проколы в изоляционной пленке — это потенциальные источники возникновения коротких замыканий в электрической цепи схемы, а поэтому такие дефекты являются самыми нежелательными.
На размеры дефектов, наследуемых из фотошаблона также ока. зывает влияние сам процесс формирования рисунка. Перетрввливание, например, приводит с одной стороны, к уменьшению островков, с другой— к увеличению размеров проколов. Рассеяние света и передержка прв экспонировании приводят к уменьшению размеров проколов в случае негативных фоторезистов и, наоборот, к расширению отверстий в слоях позитивного фоторезиста. Те же самые факторы приводят к увеличению размеров островков в случае негативного фоторезиста и делают их меньшимн при применении позитивного фоторезиста.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
