Диссертация (1143799), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Во время аэрозольного24нанесения подложка очень медленно вращается (30 – 60 об/мин), а распылительдвижетсявдольподложки.Низкаяскоростьвращенияминимизируетцентробежную силу. Вращение также помогает более равномерному покрытиювсех впадин. На рисунке 1.7 представлено схематичное изображение процессааэрозольного нанесения фоторезистивных пленок на подложки.Таблица 1.3Способы нанесения фоторезистивных пленок [40]МетодТолщина, мкмНеравномерностьтолщины, %Центрифугирование0,001 – 10±1Аэрозольное распыление1 – 20± 10Нанесение вальцами1 – 20±5Окунание1 – 15± 10Послойное нанесение5 – 100± 10Плазменное нанесение0,01 - 2±5Полимеризация мономера0, 001 – 0,1±2Вакуумное осаждение0, 001 – 1,0±2Ленгмюровский метод нанесения пленок0, 00001 – 0,3±2Рисунок 1.7 Схематичное изображение процесса аэрозольного нанесенияфоторезистивных пленок [41]Основными факторами, влияющими на толщину, однородность икачество фоторезистивных пленок, наносимых аэрозольным распылением,являются:25- составы фоторезистивных композиций, а именно – соотношениетвердых компонентов и растворителей;- объем, распыляемого фоторезиста;- скорость движения распылителя вдоль подложки;- эффективность нанесения.
Эта величина показывает, какое количествофоторезиста осталось на поверхности подложки, поскольку во времяаэрозольного распыления не весь фоторезист попадает на подложку;- размеры и геометрия подложки;- расстояние между распылительной насадкой и подложкой;- скорость вращения подложки;- давление аэрозоля при нанесении и др.Для формирования пленок на поверхностях, на которых имеютсябольшие выступы или впадины, метод аэрозольного нанесения фоторезистовимеет ряд преимуществ перед центрифугированием. Во-первых, эта технологияиспользуетнамногоменьшиеколичествафоторезистов,чемприцентрифугировании, когда теряется большая часть полимерной композиции настадии растекания. Во-вторых, воспроизводимость аэрозольного нанесениянамного лучше, чем у центрифугирования.
Толщина пленки резиста одинакованад всеми неровностями (впадины и выступы) вне зависимости от положенияэтих неровностей на пластине (рисунок 1.8). В-третьих, прямое аэрозольноенесение менее требовательно к качеству поверхности подложек.Одним из важнейших недостатков аэрозольного распыления можносчитать отсутствие специального оборудования и отработанных методикнанесения на предприятиях микроэлектронной промышленности, на которыхчаще всего производятся МЭМС в России. Кроме того, вследствие особыхтребований к вязкости (не должна превышать 20 сС) фоторезистивныхкомпозиций, не все составы, выпускаемые для нужд микроэлектроники,подходят для аэрозольного метода нанесения.
Поэтому, при формировании«жертвенных» слоев на подложках с небольшим разбросом вертикальных26размеров неровностей, вероятно, наиболее подходящим будет метод нанесенияполимеров с помощью центрифугирования.б)a)Рисунок 1.8 Изображение покрытия резистивным материаломповерхности пластины между двумя впадинами а) аэрозольное нанесение, б)нанесение центрифугированием [42]Центрифугированиеявляетсяосновнымметодомнанесенияфоторезистивных пленок в планарной технологии. Главный недостаток методав том, что при движении под действием центробежной силы жидкости поповерхности пластины неровности на поверхности подложек вызываютфизические изменения в характере растекания фоторезиста, не позволяющиеполностьюпокрыватьподложкуичастовызывающиенаплывыиливарьирование толщины фоторезистивной пленки, кроме того размеры и формаэтих неровностей также влияют и на равномерность нанесения пленки по всейплощади подложки [43].
Центрифугирование позволяет наносить с пленки сточностью ± 5 % от наносимой толщины [40].После формирования требуемого рисунка в фоторезистивном слоепластиныподвергаютсятермообработкедляудалениярастворителей,упрочнения полимерного слоя и улучшения его адгезии к подложке. При этомсокращаетсяобъемпленки,вследствиечеговозникаютвнутренниенапряжения. Различие в коэффициентах расширения с материалом подложкитакже ведет к их возрастанию. Температура сушки выбирается таким образом,чтобы произошло максимально полное, но постепенное удаление растворителя[44] и прошли релаксационные процессы, увеличивающие адгезию покрытия и27уменьшающие внутренние напряжения.
Важно подчеркнуть, что на этапеокончательнойтермообработкивозможныизменениямакрорельефафоторезистивного слоя [45].Поскольку, как отмечалось выше, при выбранных материале мембраны иее толщине напряжение срабатывания для микромостиковых структур восновном определяется величиной зазора между подвижным электродом иповерхностью подложки, то есть толщиной «жертвенного» слоя, необходимонайти решение задачи по формированию планарных фоторезистивных пленокпрецизионной толщины.
Результаты анализа показывают, что на всех этапахформирования в фоторезистивном слое рисунка требуемой топологиифоторезистомпроисходятразличныефизико-химическиепревращения,ведущие к изменениям не только толщины слоя, но также и его планарности ишероховатости поверхности, причем подобрать технологические условия наотдельныхэтапахтакимобразом,чтобыобеспечитьвысокуювоспроизводимость не удается, поэтому целесообразно проводить такназываемую «доводку» толщины и шероховатости поверхности "жертвенногослоя после завершения всех этапов, влияющих на его первичную морфологию.Сведений, касающихся способов проведения подобной доводки вдоступной литературе, содержится явно недостаточно.
В работе [46] описаныследующие возможные способы: химико-механический, обратное травление,химический, химико-динамическое травление, среди которых наиболее частоиспользуется химико-механический способ.Химико-механическийповерхностьоказываютсяспособ,прихимическоекотороминаобрабатываемуюмеханическоевоздействия,используется для планаризации металлических и диэлектрических слоев.Принципиальная схема процесса приведена на рисунке 1.9 [47].28Рисунок 1.9 Типичная схема, используемая при химико-механическойполировке [47]В процессе планаризации полирующий диск и образец вращаются впротивоположных направлениях.
Химическая суспензия, содержащая частицыабразива, взаимодействует с материалом, подвергающимся планаризации, иблагодаряналичиюмеханическоговоздействиянаиболееинтенсивноетравление происходит на выступающих областях.Преимуществом данного метода является возможность его применениядля широкого круга материалов. Один из главных недостатков - возможностьзагрязнения чистых комнат абразивными частицами, содержащимися вхимической суспензии.
Кроме того, на качество планаризации влияет плотностьнижележащих слоев.В процессе обратного травления планаризующий слой наносится наповерхность,имеющуюмикрошероховатостьилинеровности.Этоосуществляется с помощью центрифугирования материала, имеющего оченьнизкую вязкость. Материал выбирается таким образом, чтобы скоростьтравленияегоинижележащегоматериалабылиодинаковы.Далеепроизводится химическое травление, которое как бы переносит рельефпланаризующего слоя на нижележащий слой. Основным недостатком этого29метода является сложность подбора планаризующего материала для каждогоконкретного случая [48].Контактная планаризация (рис.1.10) – это метод, разработанный вкорпорацииБрюйермеханическому.В[46]этомиявляющийсяметодежидкийальтернативнымматериалсхимикопомощьюцентрифугирования наносится на поверхность, имеющую неровности.
Послеудаления некоторого количества растворителей, когда материал находится ввязко-текучем состоянии, на подложку надавливают прессом с оптическигладкой поверхностью и облучают ультрафиолетом для удаления остаточныхрастворителей и отверждения. Далее проводят химическое травление обоихматериалов, жертвенный слой при этом планаризуется и подтравливается дотребуемой толщины. Этот метод обеспечивает планаризацию на макро- имикро уровне, а также исключает применение химических суспензий,вносящих загрязнения.Рисунок 1.10 Схема процесса контактной планаризации [46]Все перечисленные способы требуют дополнительных материалов,оборудования, кроме того, применение их на этапе, когда в слое уже созданрисунок невозможно.
Поэтому для получения фоторезистивных слоев30прецизионнойтолщины,особыйинтереспредставляетметодплазмохимического травления.Плазмохимическоетравлениеиспользуетсявмикроэлектроннойтехнологии для так называемого «сухого» удаления фоторезистивных пленок сначала 70-х годов прошлого века. Опубликованные результаты исследованийпоказывают, что, в основном, они были направлены на разработку процессовмаксимально быстрого удаления фоторезистивного слоя. Примеров примененияметода плазмохимического травления для формирования прецизионных потолщине фоторезистивных слоев в доступной литературе не обнаружено.Однако, необходимо отметить, что существует ряд предпосылок, позволяющихожидать высокую перспективность применения данного метода для решенияэтой задачи:- в процессе плазмохимического травления основное воздействиеоказывается на поверхность обрабатываемого слоя, при этом основной объемматериала остается неизменным, в отличие от жидкостных методов.
Этот фактпозволяет надеяться, что при условии формирования исходно гладкогофоторезистивногослоязаданнойтолщины,небудутпроисходитьнежелательные кардинальные изменения его внутренней структуры в процессетравления;- процессы плазмохимического травления характеризуются относительнохорошей изученностью, в том числе при их использовании для обработкиполимеров;- возможность прецизионного контроля процесса травления, какблагодаря широкому выбору аппаратурного обеспечения процесса, так и за счетвозможности точного регулирования основных технологических параметров.Результатывыполненногокритическогоанализапоказали,чтофоторезистивные материалы, благодаря своим свойствам и возможностинанесения простым центрифугированием на стандартном оборудовании, могутбыть успешно использованы в качестве "жертвенных" слоев в технологии31мостиковых структур.
Однако, вероятнее всего, для достижения заданнойтолщины "жертвенного" слоя потребуется их прецизионное травление, дляосуществлениякоторогонаиболееподходящимплазмохимическое травление в низкотемпературной плазме.представляется321.3. ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА ФОТОРЕЗСТИВНЫХ СЛОЕВ НАОСНОВЕ НАФТОХИНОНДИАЗИДОВХимическийсоставивнутреннеестроениенаиболееширокоиспользуемых в микроэлектронике позитивных фоторезистивных слоев наоснове нафтохинондиазида определяют характер изменений их физикохимических свойств и характеристик в процессе различных технологическихопераций, и поэтому заслуживают более детального рассмотрения.В последнее время благодаря развитию технологии изготовлениямикросистем,размероватакжеотдельныхнеобходимостьпродолжающемусяэлементовболееуменьшениюинтегральныхдетальногогеометрическихмикросхемизученияпоявиласьотдельныхэтаповфотолитографического процесса, с точки зрения их влияния на структуруфоторезистивного слоя.Всоставпозитивныхфоторезистоввходятсветочувствительныекомпоненты хинондиазидного типа, полимерные составляющие – фенолформальдегидные смолы, система растворителей и различные добавки,регулирующие свойства материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
