К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 153
Текст из файла (страница 153)
5.2.19. Схенм устаяавм эаазиеюиючеевич траваеваа амсеаеге (а) в ввэяеге (Е) Ваааевям 1 - хшрпеээг труба; 2- яядуатер; 3- перфоряроэаннмй цвхяндр; 4- подаоихелеряатель; 5- ВЧ-эаеюрод; 6- педвоякя Преимуществом ионно-химического и плазмохимического травления по сравнению с ионным является большая скоросп; обработки, обусловленная сочетанием физического (бомбардировка) и химического (юспеный шз) воздействий. Создание в реакторах мапппного поля увеличивает скорость и селективность любого из этих методов травления в результате повышения ионизации молекул рабочего шэа.
Плазм охимическое прецизионное травление выполняют на установках высокого и низкого давления (рис. 5.2.19). Основными преимуществами "сухих" методов обработки при фотолитографии яюшются возмсскности удаления фоторези стон ой маски после травления в едином технологическом цикле, а также очистки подложек от остатков фоторезиста и других загрязнений. Для удаления фатер свиста используют ниэкотемлературную плазму кислорода прн давлении (1 - 5) 10з Па и мощности ВЧ-разряда 0,7 — 1 кВт. При этом ионы кислорода активно окисляют слой фоторезисш, в результате чего образуются летучие соединения СОь ХОз, НтО и др. Скорость удаления фоторезиста зависит от давления кислорода, ВЧ-мощности и составляет 0,05 — 0,3 мкм/мин. Длительность обработки подложек обычно 1 - 1,5 мин.
Достоинством "сухой" обработки фоторезиста является также слабая зависимосп процесса его удаления от лредгпествугощмх режимов термообработки (эадубливания). Кроме того "сухие" методы обеспечивают высокую чистоту подложек и негоксичны. Проекционная фотовпгографшг. При проекционной фотолитографии изображение с фотошаблона переносится (проецируется) на полулроводниковую подпояску с помощью оптических систем - проекционных объекти- вов. Разрешающая способность проекционной фотолитографии составляет 0,6 - 0,8 ьгкм без изменения масштаба и 0,2 - 0,3 мкм для проекции с уменьшением.
Проекционная фотолитография используется в нескольких вариантах, которые различаются масштабами переноса изобрюкения и способами заполнения рабочего поля подложки. Так, при масштабе 1: 1 изображение с фотошаблона переносится с помощью проекционной сисюмы на подложку без изменения размеров элементов (рис. 5.2.20). Экспонирование может осуществляться сразу по всему рабочему полю подлсскки или его последовательным сканированием. При проекционной фотолитографии с уменьшением масштаба (обычно 10: 1 или 5: 1) единичное изображение переносится о фотошаблона на рабочее поле ло1шожки последовательной мультипликацией. При проекционной фотолитографии, как и при коптакпюй, необходимо точно совмещшь фотошаблон с подложкой, юш чего служат специальные фигуры - метки совмещения.
В проекционных системах совмещение, хак прашшо, выполняется автоматически с помощью фотоэлектрического микроскопа, который регистрирует сигнал, поступающий от метки совмещении на подложке, и сравнивает его с сигналом, поступающим от такой же мепсн на фотошаблоне. Для совмещения меток координат система совмещения перемешает подложку и фотошаблон относительно оси проекции. При совмещении меток сигналы равны, а при их смешении возникает разностный сигнал, который поступает в исполнительный механизм системы совмещения, обеспечивающий взаимные перемещения фотошаблона и подложки. дйй Глин 5.2. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР Зуеугеа ийантг 5 б Рве. 5.2.21. Метка аатеавгвчепага саанааниев 1, 4, б - метки х, уг н ут на подэеако; 3, 3, 5- ачвтнвающва окна Рас.
5.2.20. Схема усгввавкв щееанвешаь. фатоаатогэафвв без взнааевва масапаба перевеса взобрикаааа: 1, 15- мепш коордвнаг х, у н углового рюворота на подвовхе; 3- проакцвоннмй обьактвв; 3 - фогошаблон; 4, 13 - метки узковато разворота и координат х, у на фатошаблона; 5, 11 — првводы углового разворота н перамсшенва фотошаблона; б, 10- фотоэаектрвчаакис мвхроакопы углового разворота н координат х, у фотошабвона; 7 - блок программного уприеанге; 8- ватачнвк освещения дла экапонвроюнва; 9- выаакоскороогной затвор; 13- полупреиднвконе подложка; 14- предметный столвк Для совмещения элементов изображений на подложку наносят две группы меток совмещения (риа.
5.2.21), одна из которых х и у1 определяет взаимное положение фотошаблона и подложки ло координатам, а вторая у2 служит для коррекции унтовой ошибки разворота ф фотошаблона относительно координатных осей лодло~кки. Метки на подложке "рассматриваются" фотоэлектрическим микроскопом через соответствующие окна в фото- шаблоне. Положению точного совмещения соопмтствует симметричное расположение всех меток на подложке относительно окон на фотошабпоне.
Совмещение начинается с "захвата" меток системой наблюдения фотоэлектрического микроскопа, при котором их изображение на подложке попадает в окна фотошаблона и возникает сигнал оплонения в канавах совмещения. При этом система совмещения предварительно совмещает фотошаблон и подложку по координатам в соответствии с метквми, а затем, вылолшш угловую коррекцию по метке уч, поворачивает фотошаблои относительно меток х и уг. Наиболее совершенным и перспективным вариантом проекционной фотолитографии является ломодульный перенос изображения на подложки.
с промежуточных фото- шаблонов (рис. 5.2.22). Совмещение модулей проводится ло мепсам, предварительно нанесенным на подложку, что обеспечивает высокую точносп (погрешность совмещения не превышает 0,05 - 0,2 мкм). При помодульном совмещении уменьшается влияние температуры и шометрических искажений подложки на точносп передаваемого изображения. МИКРОЛВТОГРАФИЯ Рве. 5.2.22. Схема устаяеавв музьтваавааявя с сееммяееаем: 1, 15- првводм стола по осам Х, У 2 14- лазерные вигерфереметры по осам Х, У 5 — хоордямагямй стол; 4, 5- пехупроводпякоаая подаспха и упоры юы ее аряеницам; 6 - система фекуспревкв; 7- пРоекционный ебьекпю; Р - сгохяк с промехугсч~ым фетошабаопем; Р - источмях саша; 10 - затвор; 11 - актапичное излучение; 13 - устрсйспю совмещения меток промежуточного фетсшаблеие и псдхспхм; 13 — упрзвзюошая ЭВМ Помодульный перенос изобрезкення наряду с повышением точности передаваемого рисунка элементов обеспечивает снижение плотности дефектов, вносимых в формируемую на слое фоторезиста маску.
Это, в первую очередь, обусловлено тем, что исключается контакт фотошаблона с подложкой. Кроме того, дефекты и зшрязн ения, значительно меньшие элементов изобрюкения, не переносятся с промежуточного фотошаблона на слой фоторезиста, как это происходит при переносе изображения с сохранением масцпяба. В современной проекционной фотолитографии используются оптические системы, работающие в условиях дифракционных ограничений. Это означает, что конструкция и технология изготовления проекционных объективов оптимальны и их характеристики (разрешающая способность, точность воспроизведения размеров элементов) в основном определяются дифраюШонными эффекшми, обусловленными значениями апертур, а не аберрациями. Для устранения хроматической аберрации иопользуют мощный источник монохроматического излучения на основе ламп сверх- высокого давления и монохроматическпх полосовых фильтров или лазерных источников.
В качестве лазерных источников используют эксимерные лазеры с длиной волны 198 и 248 нм. В условиях монохроматического и когерентного освещения разрешающая способносп проекционной системы повышается при уменьшении длины волны акгиничиого излучения и увеличении числовой апертуры объектива. Проекционная система характеризуется глубиной резкости. Для компенсации аберраций оптичеокой системы, искривления поверхности полупроводниковых подложек и изменения толщины слоя фоторезиста на их поверхности из-за сформированного технологического рельефа необходима вполне определенная (по возможности наибольшая) глубина резкости, которая уменьшается с увеличением числовой апертуры (зто необходимо для увеличения разрешагощей способности проекционной системы).
Неправильная фокусировка может существенно плюнь на качеспю передачи изображения проекционным методом. Поэтому проекционные установки снабжают высокоточными устройспмми автофокусировки с погрешностью установки фокусного расстояния не более з 0,2 мкм. Правильная фокусировка, а также точная доза экспозиции - обязательные условия прецизионного переноса изображения на слой фоторезяста при проекционной фотолитографии. Таким образом, необходим компромисс между разрешающей способносп ю, пгубиной резкости, полем изображении и выбором числовой апертуры объектива.
Характеристики проекционного обьектива установки проекционной фотолитографии приведены в табл. 5.2.1. Результаты при использовании проекционных оистем во многом определяются технологическими факторами, к которым, в первую очередь, относятся толщина слоя фоторезиста, равиомерносп его нанесения по рабочему полю полупроводниковых подложек и их отклонение от плоокостности. Проекционная фотолитография является одним из наиболее технологичных и перспективных методов переноса изображения.
Использование дяя экспонирования лазерных источников актиничного излучения позволяет получать элементы рисунков„имеющие наибольшие размеры 0,2 - 0,3 мкм. В настоящее время созданы полностью автоматизированные установки проекционной фотолитографии, которые можно встраивать в автоматизированные линии, что устраняет влияние окружающей ореды и оператора, т.е. резко снижает уровень вносимых дефектов, в результате чего повышается эффективно оп производства ИС. Арй Гамм 5.2. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР 5.2.
К Харэятерпетввн проакцпоипего эбъеатива уеп2певяп врэевциояпой фетэлетеграфви 5.2.2. ТЕХНОЯО222ЧЕОЯНЕ МАР2ВРУЗМ ФОРМИРОВАНИЯ МНЕРОСТРУКТУР ННТЕ2ТАЛЬНМХ МПКРОСХЕМ Рас. 5.2.23. Фэапээат гвбэвэлеаэеаэчвав ИС: Д вЂ” Резистор; С - конденсатор; Ллэ экпювмй элемент Технологические маршруты изготовления интезральных микроохем (ИС) включвлп большое число операций (до нескольких сотен) и предстаюшют совокупность различных методов обработки: механических, химических, термических, оптических, плазменных и др. Технологический маршрут можно разделить на три этапа, объединяющие входщцие в них операции в самостоятельные технологические процессы. Первый этап - заготовительные операции: ориентация монокристаллическлх слитков, резка их, шлифовапие, полирование и очистка пластин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
