К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 148
Текст из файла (страница 148)
В качестве днэлегприческнх слоев обычно применяют пленки диоксида (ГИОт) и ингрида (81г)чз) кремния, а межсоединеннй пленки металлов (А1, Тг, ЪЧ, Ап и др.). Все этн пленки назывюотся технологическим слоем. В зависимости от ддины волны используемого излучения применюст следующие методы микролитографни: фотовзпографию (двина волны актнничного ультрафиолетового излучения 250 440 нм); р ение нолитографию (длина волны рентгеновского излучения 0,5 - 2 нм); элекгронолитографию (поток элешронов, имеющих энергию 10 — 100 КэВ или длину волны 0,05 нм); ионолитографщо (длина волны излучения ионов 0,05 - 0,1 нм).
В зависимости от метода преноса изображения методы микр слито графин могут быть контактными и проекционными, а также осущестюшюшими непосредственную 'генерацию всего изобрюкеиия или мультипликации елиничного изображения. Проекшюнные методы могут быль без изменения масштаба переносимого изображения (М1: 1) и с уменьшением масштаба (М10: 1; М5: 1). Классификация методов микролитографии приведена на рис. 5.2.1. 424 Глаза 5.2 ТЕХНОЛОТРГЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР I Ф а) е) Рас. 5.2.2. Фавивреаааае рельефа азебэахеаая эаеиевгеа (а - в) ава веаеаьзеаааяв вегатвааега (В а аеаягяааеге (1Л фезэвезаеюа: 1 - ультрафиолетовое иаяученяе; 2 3 - соответственна стеюинный фатошабаан и нанесенная на него маска; 4- слой фаторезасга ла кремниевой лодаалхе; 5- технааагвчеакий слой дла формирования рельефа рисунка; б - кремниевая псллолха В зависимости от типа испальзуемога ревиста (негативный и позитивный) методы микралнгографни по характеру переноса изображения делятся на негативные и позитивные (рис.
5.2.2). Михролитография является прецизионным процессом: разрешение (размер минимального передаваемого элемента изобрюкения) определяется предельными размерами рисунка для фотолитографии 0,2 - 0,3 мкм, для злекгронно- и ионолитографии - 10 100 нм, а погрешность размеров создаваемых рисунков элементов мохет быль 0,05 0,1 мкм. Кроме того, различные методы микралнтографии должны обеспечивать получение изображений необходимых размеров, любой геометрической формы, высокую воспроизводнмость изобрюкеннй в пределах полупроводниковых кристаллов и по рабочему полю подложек, а таске низкий уровень дефекпюстн слоя сформированных.
масок. В противном случае значительно снижаетая выход годных изделий. Для выполнения этих требований необходимы: применение машинных методов проектирования и автоматизации процессов изготовления шаблонов; повышение воапроизведения размеров элементов, точности совмещения и использование низкодефектных методов формирования масок; использование оптико-механического, химического и контрольного оборудовании, обеспечивающего создание риаунков элементов с заданными точностью н разрешающей способностью; применение технолопаюскнх процессов генерации и переноса изобрахения с использованием контактных, проекционных методов фотолитографии, голографии, электроннолучевой н лазерной технологии; разработка технологических процессов прямого получения рисунка элементов микросхем без применения загцнтньгх покрьпий, развитие элионных процессов.
Литографические процессы непрерывно совершенствуются: повышаются их прецизионность и разрешающая способность, снижаегся уровень дефектности и увеличивается производительность. Фотолитография - это технологический процесс, основанный на использовании необратимых фотохимических явлений, происходящих в нанесенном на подл икку слое фоторезиста при его обработке ультрафиолетовым излучением через маску (фотошабпон), и последующей операции формирования маски в слое фоторезиста и травлении технологического слоя через маску в фаторезисте. Технологический процесс фотолитографии махно разделить на три стадии: формирование фоторезистивного слоя (обрабапса подножек с целью нх очистки и повышения адмзионной способности, нанесение фоторезиста и его сушка); формирование защитного рельефа в слое фоторезиста (совмещение, экспонирование, проявление и сушка слои фоторезиста, т .е.
его задубли ванне); создание рельефного изображения на подложке (травление технологического слои— пленки Б(Оь Б(зХ4, металла, удаление слоя фоторезиста, контроль). Поверхносп подложек предварительно очшцают, чтобы обеспечить их высокую смачиваемоагь н адгезию фотореэиста, а также удалить посторонние вюпочения. Затем на подложки тонким слоем наносят аюй фоторезиста (светочувствительную полимерную композицию) и сушат его для удаления растворителя.
Совмещение фотошаблона с подложкой и экспонирование выпошшются на одной установке. Цель операции - совмещение рисунка фатошаблона с нанесенным на предыдущей операции на подложку рисунком. Зго совмещение осущестюгяется с помощью специальных фигур совмещения н обеспечивает последовательное наложение одних топологн- МИКРОЛИТОГРАФИЯ 475 ческих фигур иа другие при 4юрмированин микроструктуры полутфоводникового прибора или микросхемм.
Далее слой фоторезиста экспонируют - подвергают воздействию ультрафиолетового излучения через шаблон. В результате этого рисунок с фотошаблона переносгпся на слой фоторезиста. При проявлении слоя фоторезнста отдельные его участки вымываготся и на подложке при использовании позитивного 4ютор свиста остаются нее кспониро ванные (незасвеченные) участки, а если применяется нешнгвннй фоторезист, - то экспонированные. Зэюм слой 4юторезиста термообрабатывают при повышенной температуре (100 200 'С), т.е. зэдубливают, вследствие чего происходит его частичная полнмеризация и повышается стойкость к траюпелю.
Заканчивается 4ютолитогрэ4вш травлением незащшце нных фатер свистом участков подложки, созданием реального рисунка на технологическом слое и удалением остатков 4юторезиста. Таким образом, слой фоторезиста слу.кнт ддя передачи рисунка с фотошаблона на технологический слой. Фоторезисты - это светочувствительные материалы с изменяющейся под дейспшем света растворимостью, устойчивые к воздействию травнтелей и применяемые для переноса изобрэженгш на подлолзгу. Фоторезисты яюипоюя многокомпонентными мономерно-полимерными материалами, в состав которых входят: светочувствительные н лленкообразующие вещества (поливиннлциннаматы — в негативные 4юторезисты и нафтохинондиазидм - в позитивные, различные феналформальдегндные смолы, резельные и новалачные смолы, а также растворители катоны, ароматические углеводороды, спиртьд диоксан, цикла ге ксан, диметнлформамид и др.) В процессе фотолитографии фоторезисты выполюпот две функции: 1) явшшсь светочувствительными материалами, они позволяют создавать рельеф рисунка элементов; 2) обладая резистивными свойапюми, они зшцищэют технологический алой прн травлении.
Двл большинства фоторезистов акпгничным является ультрафиолетовое облучение. В основе создания рельефа в пленке негативных 4юторезистов лежит использование фотохимической реакции фотоприсоединения - фотополимеризэции, а в пленке позитивных фоторезистов - реакции фоторазложення фотолиза При фотополимеризацин происходит поперечное соединение молекул полимера, в результате чего они укрупняются.
После экспонирования под действием актнничного излучения изменяется структура молекул полимера, они становятся трехмерными и их химическая стойкость увеличивается. При фотолизе в фоторезисте под действием акгиничного излучения у молекул полимера происходит обрыв слабых связей и образуются молекулы менее сложной структуры. Таким образом, фотализ явлжтся процессом, противоположным фотополимеризвцин. Получающийся в результате фотолиза полимер обладает пониженной химической стойкостью. Многие полимерные вещеашэ, из которых изнповляхгг фото ре аисты, содержат функнгюнальные группы, поглощающие свет в ультрафиолетовой области спектра.
Собственная сжточувствительность полимера при введении в него специальных добавок - стабилизаторов и сенсибнлизаторов - может изменяться в широких пределах. Основными параметрами фотореэистов являются светочувствительность, разрешающая способность, кислотостойкость, адгезня к подложке и технологичность.
Сжточувствительиость - это величина, обратная экспозиции, необходимой для облучения фоторезиста, чтобы перевести его в нерастворимое (негативный) иди раепоримое (познтивный) состояние. Точную характеристику светочувствительности можно получить, учитывая не только процесс экспонирования, но и проявления. Так кэк проявитель химически взаимодействует с экспонированными и неэкспонированными учаапшмн слоя фоторезиста, процесс проявления оказывает прямое влияние на его светочувствительносп*.
В прямой зависимости от процесса проявления, а следонапльно, и светочувепштельности фоторезиста находится качество формируемого в его слое при проявлении рисунка элементов. Таким образом, критерием светочувствитеэьности фоторезиста слухгят четкость рельефа рисунка в его слое после проведения экспонирования и проявления. При этом рельеф рисунка должен имел резко очерченную границу между обюютями удаленного и оставшепюя на поверхноати подложки слоя фоторезистов.
Кргперием светочувствнтельности негативных фотор свистов я власта я образование после экглонирования и проявления на поверхности подложки локальных палимеризованных учаспсов - рельефа рисунка, т.е, полнота прохождения фотохимической реакции палнмеризации молекул основы фоторезиста.
Критерием светочувствительностн лозитивнык фоторезистов является полнота разрушения и удаления (реакция фотолиза) с поверхности подложки локальных участков слоя фоторезиста после экспонирования и проявления и образование рельефного рисунка. Фоторезисты характеризуются также пороговой светочувствительностью, определяемой началом 4ютохимической реакции. Глава 5,2 ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР Светочувствительность и пороговая светочувсвительность фо тор свиста зависят от тогацины его слоя, а также состава и концентрации проявителя. Поэтому, говоря о свето- чувствительности и пороговой свсточуаствительности, учитывают конкретные условия проведения фотолитографии. Находят светочувствительнооп экспериментально, определяя скорость прошшения фсторезиста, которая зависит ст степени его облучения.
Спектральные характеристики резистов определяют его назначение для конкретных видов микрслитографии: субмикронные литографии с использованием глубокого ультрафиолета (190- 300 нм), фотолитографии (360 - 450 нм). Фотолитография характеризуется строгой последовательностью технологических операций, качество выполнения которых важно 1ои получения положительных результаюв. Основными параметрами, которые определяют технологический уровень фотолитографии, яюиются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
