Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 77
Текст из файла (страница 77)
5 порядков), что необходимо для перехода к генерированию изображений на крем- ниевые пластины. 11.5. ОПЕРАЦИИ ЛИТОГРАФИИ В процессе литографии можно выделить три основных этапа: формирование на поверхности обрабатываемого материала слоя ревиста, передача изображения с шаблона па этот слой, т. е.
формирование маски из слоя резиста, формирование конфигурации элементов микросхем с помо1цью этой маски (см. рис, 1!.31, ! 1. 33), Литографию называют контактной, если шаблон при переносе изображения на резист приводится в плотный контакт со слоем ревиста. В настоящее время этот метод преобладает, но постепенно вытесняется более дорогим и сложным методом проекционной литографии, при котором изображение шаблона проектируется через объектив на поверхность слоя ревиста (см. рис. 11.35).
Литографию по пленке окисла кремния (см. рис. 1!.32, ! !.33) целесообразно проводить непосредственно после термического окисления кремния, пока поверхность окисла гидрофобна. После длительного хранения поверхность окисла кремния становится гидрофпльной, потому необходима дополнительная термообработка в атмосфере кислорода при температуре 900 ... 1000 'С в течение 5 ... 10 мин или инфракрасная сушка. Температура при ИК-сушке около 400'С, что более благоприятно для сохранения параметров структур, полученных на предыдущих операциях.
Гидрофобизирующую обработку примесносиликатных (ФСС, БСС) пленок выполняют отжигом пластин в кислороде при температуре около 500 'С, Пленки алюминия характеризуются большим разбросом поверхностных свойств, часто ревист плохо смачивает поверхность пленки, Изменения поверхностных свойств алюминия, вероятнее всего, связаны с условиями напыления, когда пленку загрязняют остатки вакуумного масла и материал испарителя.
Одно из средств борьбы с нестабильностью свойств пленки - - напыление алюминия электронно-лучевым методом (см. рис. ! 1.22,к), В технологии изготовления тонкопленочных микросхем, если подложки долго хранились после формирования пленок, их подготовка сводится к обезжириванию в органических растворителях и И К-сушке, Нанесение реэиста на подложку чаще егего осуществляется Пенгрифугирова.
нием (рис. 11.40,а). При аю!ючении центрифуги жидкий резист растекае~ся под действием центробежных сил. Подбирая число оборотни центрифуги, добиваются точного установления толщины слоя ревиста. При цептрифугировании толщина и качество слоя зависят от температуры и влажности окружающей среды Центрифугиронанием трудно получить равномерные слои толщиной более 2 мкм, разброс по 342 1! !// 1! !(! г В ', 1~(111!! ; ),()1!!(! ' ',(!!)!) Д у) уа у! г) толщине составляет *!О Ую а слое ревиста имеются механические напряжения В центр вращения пластины нли яодложин возможно засасывание анлючений из внешней среды. Кроме центрифугиронания известны такие методы нанесения резнстоа, как распыление, электростатическое нанесение, окунание, полин.
Нанесение ревиста распылением (рис. ! 140,б) позволяет получать широкий интервал ~олщины слоев, причем подложка может иметь неплоскую поверхность. Резист наносится из пневматической форсунки Параметры слоя зависят от давления и температуры воздуха, расстояния от сопла до подложки. вязкости резиста и концентрации сухого пролукта, типа растворителя. При электростатическом нанесении (рис. 11.40,в) резист диспергируется либо с помощью форсунки.
либо само электрическое поле дробит жидкость на мелкие капли диаметром примерно 10 мкм. Заряженные капли ускоряются полем и осаждаются на подложку Электростатическое нанесение осуществить сложнее, чем простое распыление, поскольку приходится дополнительно у !итыаать элентрические свойства ревиста: удельное сопротивление н диэлектрические потери. Основной трулностью при нанесении резиста распылением является устранение пыли и других загрязнений, притягиваемых электростатическим полем или струей воздуха В последнее время особое внимание уделяется нанесению регистан поливом или окунанием (рис.
11.40,г). Разрабатыааются специальные фоторезисты, непригодные Рис. !!.40. Способы нанесения фоторезнста: о — цецгрефугкровакие, 6 — расомлеиее; е — злектросгвгическое иаиесевие; е — окуиаиее; д — еавесееае задками; ! — дозатор дл» додачи ревиста; 2, 8, Дй Ы. уг — аодвомка; Э вЂ” столик цевгрмфугк! Π— иванов, б — дви- гатель; б — газометр, У вЂ” иагреваемая илаищайба; Р, !б — форсунка водаче ревиста; ! — «оцьщ для зарядки ревиста, уэ — заземлеикмй вьедесгал; уб — фкльтроваиемй смагмй воздух; уб — емкость лля сбора ревиста, !в в ведущий ролик; !9 в оодвчз ревиста, 26 в ролик какесемия для центрифугирования, ио дающие равномерные слои при окунании подложки. Такой резист характеризуется низкой вязкостью ((О... (4 сИ] при большой концентрации твердого вещества'(24 ...
26 % ); в паспорте ревиста указывается зван. симость толщины слоя от скорости извлечения подложки из раствора: от ! до 4 мкм при изменении скорости от 5 до Зо смг'мин Используется для нанесения ревиста и валковый метод. Установка конвейерного типа (Рис (!.40,д) обеспечивает РавномеРнпсть толщины слоЯ в пРеделах -г-5 Узг н пригодна для нанесении ревиста иа подложки лкэбого типа: от печатных плат до кремниевых пластин. Основные причины возросшего интереса к этим методам минимальная плотность дефектов в слое, высокая производительность, большие возможности автоматизации процесса нанесения.
Первая сушка заканчивает формирование слоя ревиста. При удалении растворителя объем полимера уменьшается, слой стремится сжаться, но жестко скрепленная с ним подложка препятствует этому. Возникающие напряжения и характер их распределения определяются свойствами резиста и режимами сушки. Роль первой сушки обычно недооценивают, считая, что на этой операции достаточно удалить растворитель. Максимальную температуру сушки подбирают экспериментально: при повышении этой температуры изображение или не проявляется, или для его проявления требуется большее время, в результате чего растет плотность дефектов и падает точность передачи размеров элементов. Опасны перепады температуры внутри камеры сушки и быстрый нагрев.
Совмещение. Начиная со второй литографии, необходимо совмещать рисунок шаблона с рисунком на подложке, полученным в процессе предыдущей литографии (см. рис. 11.32). Совмещение выполняется в тех же установках, что и последующее экспонирование, при обычном неактиничном освещении (красный свет) и при наличии зазора (10 ... 15 мкм) между подложкой и шаблоном. В настоящее время применяются визуальный и автоматизированный фотоэлектрический способы совмещения. Визуальный способ совмещения осуществляется с помощью оптического микроскопа и специального механизма перемещения. Оператор, одновременно наблюдая через микроскоп рисунки подложки н фотошаблона. производит их точное наложение с помащькэ фигур совмещения, т.
е. топологических рисунков в виде штрихов, квадратов, хрле!ц крестов с контролируемым зазором по контуру. Точность визуального совмещения зависит от разрешающей способности микроскопа, плавности н точности перемещений и нх фиксации, типа знаков совмещения и составляет не менее ~! мкч. Точное совмещение по координатам и углу позволяет осуществить установка с одновременным совмещением изображений в двух удаленных полях подложки. Автоматизированный фотоэлектрический способ совмещения более объективен в отличие от визуального, определяемого индивидуальными особенностями зрения оператора и ручным перемещением подложки. !(осле предварительного грубого совмещения с помощью оптического микроскопа производится точное совмещение с помощью фотоэлектрического микроскопа, который фиксирует разницу освещенности между метками совмещения подложки н фотошаблона н преобразует полученную информацию в команды для перемещений столика с подложкой.
Лля автоматической фотоэлектрической регистрации применяютсн знаки совмещения в аиде вытравленных канавок из подложках и непрозрачных штрихов на фотошаблоне. Точность совмещения практически равна ~0,5 мкм. Один из основных трудностей обеспечения точного совмещения — создание механизмов плавных перемещений подложек на расстоянии менее ! мкм.
Экспонирование. После совмещения подложку и фотошаблон приводят в плотный контакт и выполняют операцию экспонирования. Нужное усилие контакта создается механическим или вакуумным прижимом. Фоторезисты имеют узкую спектральную область поглощения (350 ... 450 нм) и относительно низкую фоточувствительность. Поэтому применяются источники УФ-излучения, ртутно-кварцевые лампы, обеспечивающие высокие освещенности (до десятков тысяч люкс).
Для согласования спектров поглощения фоторезиста и излучения источника применяют светофильтры. Параллельность пучка УФ-излучения, необходимая для уменьшения полутеней, обеспечивается системой кондснсоров из 1...5 линз. Неравномерность осве!цения по полю экспонирования не должна превышать 50...
РОЖ. Проявление — процесс удаления в резистивном слое участков в соответствии с локальным их облучением при экспонировании. Проявление негативных резистов представляет собой простое растворение необлученнлгх участков в органических растворителях: толуоле, трихлорэтилене, диоксане и др. Проявление позитивных резистов сопровождается удалением облученных при экспонировании участков. В качестве проявителей поименяют водные щелочные растворы (О,З ... 0,5 охг-ный раство о едкого кали, ! ... 2,г~-ный раствор тринатрий-фосфата или органические щелочи. Проявление осуществляют погружением в раствор, выдержкой в нарах проявителя или распылением его на вращающуюся подложку. П осле проявления резистов следует операция тщательной промывки подложек в потоке деионизованной воды.
Сушка проявленного слоя проводится прн температуре 120 ... 180 ' С. От температуры и характера повышения ее во время сушки зависит точность передачи размеров изображений. Резкий нагрев вызывает оплывание краев, поэтому для точной передачи малых (1 ... 2 мкм) размеров следует применять плавное или ступенчатое повышение температуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
