Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 34
Текст из файла (страница 34)
156 Часть 3 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИС В МИКРОЛИТОГРАФИИ Г л а в а 7 ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ И ФОТОЛИТОГРАФИИ 7.1. ВАРИАНТЫ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОИЗОБРАЖЕНИЙ, ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ Современное производство ИС предъявляет к оборудованию микролитографии ряд весьма жестких требований. Процесс микролитографии повторяется при обработке каждой подложки многократно (до 10-12 раз), при этом минимальные размеры элементов по крайней яяере трети формируемых слоев могут составлять 1 ... 2 мкм и менее с допуском ч-10тя. Топологические рисунки слоев должны совмещаться с погрешностью не хуже 0,5 ... 1 мкм (в ряде случаев 0,1 ...
0,5 мкм) в пределах каждого модуля с размерами 3 ... 20 мм на подлож. ках диаметром до 100 ... 150 мм. Кроме того, необходимо свести к минимуму дефекты формируемой резистивной маски, обеспечить достижение минимальной удельной трудоемкости и себестоимости изделий. Столь жесткие, зачастую беспрецедентные в современной технике, требования явились причиной поисков оптимальных для каждого этапа процесса спо. собов обработки. Это, в свою очередь, привело к разработке различных вариантов технологического оборудования для каждого этапа микролитографии.
Рассмотренные в гл. 3 и $5.2 методы и промышленное оборудование для очистки подложек, нанесения, термообработки и проявления фоторезиста, травления технологических слоев и удаления фоторезиста являются универсальными и могут использоваться для различных видов микролитографии, Особое места в комплексе операций микролитографии занимает формирование скрытого изображения элементов ИС в слое фоторезнста при его локальном экспонировании. Эта операция является одной из важнейших и наиболее сложных операций микролитографии. Микро- и нанометровые размеры элементов, десятки и сотни тысяч элементов в каждом модуле, десятки и сотни моду.
лей на каждой подложке, размеры которой превышают размеры отдельных элементов в десятки тысяч раз, — все это ставит задачу формирования таких изображений в ряд наиболее сложных проблем современной науки и техники. Эта задача еще более усложняется при второй и последующих литографиях, когда 157 появляется необходимость совмещения топологических слоев, а неплоскостность подложек резко возрастает из-эа нх коробления во время многократных высокотемпературных обработок.
Оборудование для формирования микроизображений является самостоятельным классом сложного оптико-механического оборудования. В него входят установки для изготовления различного вида шаблонов, а также установки для переноса изображений шаблонов на подложки. Непрерывное повышение требо. ваний к оборудованию этого класса привело к разработке и внедрению ряда перспективных методов экспонирования резистов с использованием электронных, ионных пучков и рентгеновского излучения.
иФ ,Д3,ь ььь. ььььь ььь йпй ь.чь 1ь ььы ьь ь, ь ььь ьЬь~1 ьн ььь ььь ььь ь- , ьььь йв-" ььь Я» ь ь Ь сз ь ьЕ :ь ь ьь ьь ьь ьь ьльй ьвн ай йй 19 Топология ИС включает несколько топологических чертежей отдельных слоев, последовательно формируемых на подложке. Например, при изготовлении ИС с полевыми транзисторами необходимы четыре топологических слоя: для формирования изолирующих областей, затворов транзисторов, контактных окон и металлнзации. Результатом проектирования топологии является числовая информация, определяющая взаимное расположение, геометрию и размеры элементов каждого топологического слоя.
Процесс преобразования числовой информации о топологическом рисунке в геометрические изображения фигур, выполненные в нужном масштабе с требуемой точностью, называется генерированием изображений. В большинстве случаев этот процесс проводится в несколько этапов (рис. 7.1). Предварительно формируются изображения оригиналов и промежуточных оригиналов (ПО), которые представляют собой увеличенные соответственно в 200...1000 и в 5...
10 раз топологические рисунки одного модуля ИС. Далее обычно проводится размножение (мультипликация) изображения ПО на очередном носителе информации— эталонном фотошаблоне (ЭФШ). Копии ЭФШ вЂ” рабочие фото- шаблоны (РФШ) — используются для переноса изображения топологических рисунков модулей на подложку. Процесс переноса предварительно сформированного изображения топологического рисунка на подложку называется репродуцированием„ Генерирование изображений и их репродуцирование могут выполняться различными способами (рис. 7.1), Кроме РФШ, в качестве носителя информации о топологии при репродуцировании может применяться ЭФШ или его аналоги в электроно- и рентгенолитографии. Возможно также репродуцирование с уменьшением изображения промежуточного оригинала в фотолитографии и трафарета в электронолитографии.
Наконец, существует принципиальная возможность непосредственного генерирования изображений на подложке методами фото-, электроно- или ионолитографии по алгоритму, записанному в памяти ЭВМ, т. е. без промежуточных носителей информации. Приведенные на рис. 7.1 схемы формирования изображений на подложках в различной степени удовлетворяют требованиям 158 и и.
о сч М и и ь~ь ьь ьй ' фьь йь %,. мйм Ю и О. ю о 2 и и и о О. и » м о о й. В ьь'ь и и и О3 о о. и ш 3 чз о о о м сз о сс 159 Таблица 7.1 Знееевне допуска, мкм, нз Мвввмальный размер злементе, мкм погрешности созмещенвн размеры деФектов' Размер злементе знутрнмодульные меммодульвые 1,0 0,5 0,25 + 0,20 +О, 1О +0,05 +0,25 +0,10 -~-0,05 +О, 25 +О,!О -ь0,05 3,0 1,5 0,75 Платность деФектов О,ру...п,16 см з. к разрешающей способности, совмещаемости, дефектности формируемых слоев, производительности н экономической эффективности производства ИС. Кроме того, оборудование для некоторых: видов электронолитографии, а также для рентгено- и ионолито-,. графии еще не выпускается серийно.
Основной промышленный ' метод репродуцирования изображений — фотолитография, обязательным этапом его является изготовление шаблонов — проме- . жуточного оригинала, эталонного и рабочего фотошаблонов, Требования к ним зависят прежде всего от минимального размера элементов топологического чертежа, необходимой точности совмещения, а также от способа последующего репродуцирования.: Наиболее жесткие допуски на размеры элементов и на их совмещаемость имеют шаблоны, которые воспроизводятся на всем поле подложки или ее части в масштабе 1: 1 (табл. 7.1). Использование при репродуцировании проекционных систем с уменьшением 5: 1, 10: 1 позволяет смягчить эти требования, так как погрешности элементов шаблонов при репродуцировании уменьшаются в соответствующее число раз.
Вместе с тем к таким шаблонам предъявляются исключительно жесткие требования по показателям дефектности. На рабочем поле мультиплицируемых промежуточных оригиналов должны полностью отсутствовать дефекты, размеры которых достаточно велики (0,5...3 мкм) для переноса их иэображений на подложку используемой оптической системой. Это объясняется тем, что при репродуцировании изображение дефекта воспроизводится в каждой зоне мультиплицирования.
Следует учитывать, что топология одного кристалла СВИС размерами 5Х5 мм может содержать более 250000 ячеек памяти, элементы которых имеют минимальные размеры около 1,5 мкм. Выход любого из этих элементов за пределы допуска по размерам, совмещаемости или попадание его в зону локального дефекта приводит к браку всего кристалла. Рассмотрим конструктивные особенности, возможности и ограничения оборудования для изготовления применяемых в фотолитографии шаблонов — промежуточных оригиналов, эталонных ' и рабочих фотошаблонов. 160 Т в'б л н ц н 7.2 рзкнвмзль Погрешныв шзг, мкм Скорость перемещенвн, мм/с Рознер орнгн. нала, мм Резрешенве.
мнм Модель 1200Х 1200 ОООХ1500 ЭМ-703 (СССР) .Квртнмвт (Кврн 1Леасс) 11 †62 +50 +30 100 35 25 25 161 Как следует из рис. 7.1, существует несколько вариантов изготовления промежуточных оригиналов. На начальном этапе развития производства ИС вЂ” до конца 60-х годов — промежуточные оригиналы изготавливались в два этапа. Пред- ' ""шз, фФ варительно на ручном или автоматическом координатографе вырезался на двухслойной пленке увеличенный оригинал топо- логического чертежа одного модуля, затем он переснимался Ряс.
72. Кппрдяпвтогрвф модены с уменьшением на редукционной «Кнртпматв фотокамере. Ко о р д и н а то г р а ф ы — это устройства для вычерчивания или вырезания на круииогабаритных (до 1200Х1200 мм) стеклянных или пленочных подложках, покрытых непрозрачной пленкой, увеличенных изображений оригинала топологического чертежа. Основанием любого координатографа (рис. 7.2) является стол, над которым по двум ортогональным координатам перемещается инструментальная головка с рабочим инструментом. В наиболее совершенных координатографах, например ЭМ-703, «Картимат» (ГДР), управление перемещением рабочего инструмента осуществляется от ЭВМ. Технические данные этих координатографов приведены в табл.
7.2. Р е д у к ц и о и н а я ф о т о к а м е р а предназначена для получения промежуточных оригиналов фотографированием на фотопластину изображения оригинала с уменьшением 10: 1... 30: 1 '(рис. 7.3). Она должна обеспечивать получение заданных размеров на промежуточном оригинале с погрешностью не хуже 1...2 мкм. Основанием фотокамеры является массивная станина 1 длиной в несколько метров, устанавливаемая на амортизаторах 2. На направляющих станины установлен экран 12, который можно пере- мещать вдоль нее для изменения масштаба съемки. Рабочая сторона экрана закрыта матовым стеклом, внутри экрана смонтирован осветитель из люминесцентных ламп 13 и отражающий экран 14 для равномерного освещения оригинала 11, закрепляемо- 5 11 Л 5 С Д 1х', ~ 5~4~5 5~7~ 1 П 17 а/ 5 5 1 5 5 Р Е Рис. 7.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
