К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 149
Текст из файла (страница 149)
минимальный элемент изображения и точность его воапроизведения в фоторезисте по полю изображения, по пластине и в партии обрабатьиаемых пластин; погрешность совмещения топалогических слоев; во сир о из водимо сть формы (рельефа) элементов, протравленных в технологическом слое через маску в фоторезисте; плотноап дефектов в технологическом слое, внесенных в процессе литографии.
Качество процесса михролигографии обеспечиваеюя на его отдельных операциях, приведенных ниже. Обработка поверхности п о д л о ж е к . Качество процесса фотолитографии во многом определяется механическим и физико-химическим состоянием поверхности подложек. Механическое состояние поверхности подложек влияет на точность получения элементов рисунка, поэтому любые неровности, михробугорки, впадины, царапины и риски приводят к их искажению.
Кроме того, при нанесении слоя фоторезиста эти дефекты вызывают появление пузырьков или проколов в слое фосорезиста. Необходимое качество поверхности подложек обеспечивавши иа начальных стадиях их изготовления механической обработкой - резкой слитков на пластины, шлифованием и полированием пластин, - в результате которой их поверхность доводится до зеркального блеска и приобретает идеальную плоскостность и плоскопараллелъносп .
Физико-химическое состояние поверхности подложек влияет на ее смачиваемосп и адгезюо фотарезиста. Поэтому на рабочих поверхностях подложек не дсапкно быль ино- родных частил. а такие аясорбированных атомов и ионов жидкостей и псзов. Так как большинство фоторезистов содержит в своей основе полимеры, обладающие псдро фабными свойапмми, то и поверхносп подложек должна быль гидрофобной. Критерием оценки состояния поверхности подложки может служить краевой угол ее смачи ванна каплей де и онпз о ванной воды. Если каппа воды растекается по поверхности подложки, т.е. угол смачивания менее 40 ', такую поверхность называют гидрофилъной. Поверхность, на которой капли воды не рааюкается и образует угол смачивания более 90 ', называют глдрофобной.
При фотолитографии необходимо, чтобы поверхность подложек была ппшофильна и обладала сродством к Яюторезисту и пщрофобна к травителю. Тогда заправленный рисунок будет точно повторять рисунок фотошаблона. Перед нанесением слоя фоторезиста или какой-либо пленки полупроводниковме подложки для удаления ориническвх загрязнений обрабатывают в химических реактивах, а затем подвергают гидромеханической отмывке (рис.
5.2.3). Для формиронания полупроводниковых структур используют пленки полупроводников (Я, Ое, ОаАс), диэлехгрюсов (оксида ЯОт и ингрида 8)зг)4 кремния, примесио-силикатных стекол) и меиллов (А1, Ч, гу, Т1, Ап), а также силицидов и оксидов тутоплавкях металлов. Поверхиоиь поююжек с выращенными термическим окислением пленками ЯО2 сразу после образования пленки гидрофобна. Поэтому рекомендуется непосредственно паоле окисления, не превышая межоперационное время более чем на 1 ч, передать подпояски на фотолитографию.
Через несколысо часов поверхность подложек с пленкой БК~ становится гидрофильной, на ней адсорбируются молекулы воды из атмосферы, угол амачи ванна уменьшается до 20 - 30 и адгезия фоторезиси падает, что приводит к браку. Для придания поверхности таких повюжек гидро фобних свойств их терм о обрабатывают при 700 800 'С в сухом инертном изе или вакууме. Рве. 5.2.3. Схемм сварамехаввчесавя аввьмав вадаа- юм юввщзрвчесаая (а) в ювычееаая (а) ыасаамвс 1 - фарагька,' 2- щетка; У - падааика МИКРСПЛИТОГРДФИЯ 477 Если слой фоторезиста наносят на пленку примесно-силикатного стекла, следует иметь в виду, что поверхность боросиликатного стекла гищзофобна, так же, как пленка ЯО1, а также, что поверхность фосфоросиликатного стекла пщрофильна (угол смачивания не превьппает 15 градусов).
Гидрофобные свойства поверхности фа сфор осиликатного стекла придают термообработкой при 100- 500 С в течение 1 ч в сухом инертном газе вли вакууме. Режим термообработки выбирают в зависимости от технологии изготовления и конструкции микроэлектронного иэделия. Гидрофобность силикатных стекол повьппают также обрабопсой их в тршоюрэтилене или ксилоле. Характеристики поверхности металлических гпенок, наносимых вюсуумным распылением, зависят от режима проведения щюцвсса, в некоторых случаях допускается нанесение без дополнительной очиспсн.
Эффвхтивньгм методом повьпления адгезни фоторезиста является обработка подложки в парах специальных веществ - адгезивов, придающих поверхности гидрофобные свойства. Наиболее расщюстрэненным адгезивом является гексамепощиснлазан.
Нанесение и сушка фот о р е з и с т а . Нанесение слоя фаюорезисюа. Нанесенный на предварительно подготовленную поверхиосп подложек слой фоторезиста долвсен быль однородным по толщине по всему их полю, без прохолов, царапин (т.е. быль сплошным) и иметь хорошую аигвзию. Наносят слой фоторезиста на подложки в обеспыленной среде. Перед употреблением вго необходимо профильтровать через специальные фильтры, а в особо ответапюнных случаях (при производстве БИС) обработать на центрифуге при частоте вращения 10 20 тыс. мин' в течение нескольких часов дяи того, чтобы удалить из фоторезиста инородные частицы размером менее 0,3 мкм, которые могут привести к браку фоторезистивного слои. Для нанесения слоя фоторезиста на подложки используют центрифугирование, пульвериэашпо, электростатический метод, окунание и полив.
При литографической обработке больших площадей с достаточно большими размерами элементов (20 мкм и более) применяют накатку пленки сухого фоторезнста. Центрифутирование (рис. 5.2.4) наиболее широко используется в полупроводниковой технологии. На несложном оборудовании наносят слои фоторезиста, погрешносп толщины которых составляет я 5 %. На подложку 3, которая устанавливается на столике 3 центрифуги и удерживается на нем вакуумным присосом, фотореэи от подается капельницейдоээтором 1. Когда столик приводится во вращение, фоторезист растекается тонким слоем по поверхности подложки, а его излишки сбрасываются с нее и стекают по кожуху 4. При вращении центрифуги с большой часто- той происходит испарение раапюрителя и вязкость фоторезиста быстро возрастает.
Толщина нанесенного слоя Ь,м зависит от вязкости ч фотореэиста и частоты вращения а столика центрифуги в соответствии с эмпнРичеакой эавиоимостью, т.е. /гаэ = Ач/Ф (гДе А — коэффициент пропорциональности, определяемый опытным путем). Зависимости толщины наносимого слоя от частоты вращения столика центрифуги при различных коэффициентах вязкости фоторезиста показаны на рис.
5.2.5. Рве. 5.2.4. Уеюиеава лэи вавевеэвэ свес фатарезвета аеатрвфугираэээлим 1- даээгар (хэлеэьвица); 3 - ладэалка; 3- сгвввк; 4- кожух Лээ сбора юбмтха фатарезиста; 5- вакуумные уввоглатеви; 6- ээвхтрадвигатезь; 7- трубопровод к вакуумному иэсаау Ьщ мог 1666 4666 6666 6666 ы, мнн 1 Рве. 5.2.5. Зависимость тааыввм слав йеа фаэереэвста ат чаегатм араисеава и иевтрвфусм арв рэзавчиих эаачеавэх ега аииематвчеевай эаэвеетв: 1- ч 1210-э амз/а; 3- ч 10 10 э смз/с; 3 — ч 5.10 з амз/а 4уй Глава 5.2.
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР Изменяя частоту вращения центрифуги от 1500 до 8000 мин', можно в зависимости от вязкости фоторезисщ регулировать толщину его слоя от 0,4 до 3,5 мкм. При малых частотах вращения центрифуги слой фоторезиста получается неровным и происходит его улпщение по краям подлевши. Выбирая толщину слоя фотореююта, необходимо учитывать, что он должен обладать высокой разрешающей способностью (чем меньше толщина, тем выше разрешающая способность) и не терять стойкости к травителю. Кроме того, слой фоторезиста не должен иметь дефектов в виде проколов, число которых с уменьшением толщины увеличивается. Следовательно, толщина слоя фото ревиста должна быль минимально возможной, но достаточной дяя обеспечения его стойкости к травителю и малой дефекгнощи (плотности проколов).
Наносимые центрнфугированием слои ф ото резисгв могут иметь дефекты в виде "комет", образующиеся, если на поверхности подложек имелись остаточнью загрязнения или фоторезист был плохо отФильтрован. Такие дефекты выглядят как направленные от центра локальные упвпцения или разрывы слоя фоторезиста. Полуавтомат дяя нанесения слоя фоторезиста центрифугированием состоит из блоков ценгрнфуг н доваторов, блока управления, а также блока подачи и приема подложек и обычно выполнен в виде двух треков. В блоке цегприфуг имеется электродвигатель малой инерционности, частота вращения которого контролируется специальным элехтронным блоком. Поллолзси удержююются на столиках центрифут вакуумным присосом, создаваемым системой вакуумной откачки.
Блок доваторов укреплен на задней стенке полуавтомата. Дозирование фоторезиста ведется с помощью электропневмокзапанов, а подача осуществляемя под давлением азота. Блок управления обеспечивает согласование работы всех блоков полуавтомата Полуавтомат предназначен для одновременного нанесения слоя фоторезнств по двум трекам, на которые загружаются стандартные кассеты с 25 подложками. После нанесения фоторезиста поддожки поступюот в разгрузочную кассету или проходят ло треку на сушку в конвейерную печь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
