В. И. Смирнов (987304), страница 13
Текст из файла (страница 13)
К искажению рисунка слоя приводят механические итемпературные деформации пластины, вызывающие смещение рисунков различных топологических слоев.При проекционном способе фотолитографии контакта фотошаблонас подложкой нет, что исключает возможные его повреждения. Кроме этого,проекционный метод упрощает процесс совмещение фотошаблона и позволяетосуществить совмещение точнее, чем при использовании контактного метода.Проекционную фотолитографию можно осуществить одновременной передачей всех элементов топологического слоя на пластину, поэлементным (шаговым) проецированием отдельных фрагментов или модулей на пластину, вычерчиванием рисунка в слое фоторезиста подложки сфокусированныхдо определенных размеров световым лучом, управляемым от компьютера.Послеэкспонированияпроизводитсяпроявлениефоторезистав специальных растворах с целью удаления с поверхности подложки определенных участков слоя фоторезиста: облученных – для позитивныхи необлученных – для негативных фоторезистов.
Обычно для негативных фоторезистов в качестве проявителей используют органические растворители: толуол, хлорбензол, трихлорэтилен и другие. При проявлении позитивных фоторезистов используют сильно разбавленные растворы KOH и NaOH. Кроме химических методов, используют также плазмохимическую обработку поверхностикислородной плазмой.После проявления производится вторая сушка фоторезиста с целью удаления остатков проявителя и дополнительной тепловой полимеризации фоторезиста, улучшающей его защитные свойства. Тем не менее кислотостойкостьфоторезиста обычно бывает недостаточно высокой и последующая обработкаоткрытых участков (например, травление слоя SiO2) может привестик разрушению маски из фоторезиста.
Поэтому проводят операцию задубливания фоторезиста, сопровождающуюся полной полимеризацией маски. Задубливание можно проводить путем облучения маски ультрафиолетом или путемтермической обработки. Чаще применяют второй способ, совмещая егосо второй сушкой.Следующая операция – обработка участков поверхности подложки, незакрытых резистивным слоем, и перенос рисунка топологического слояна подложку.
Обычно обработка связана с травлением поверхности кремниевойпластины или сформированного на ней слоя из оксида кремния, нитрида кремния, металла. При травлении подложек используют как жидкостные, так и «сухие» методы травления, представляющие собой обработку поверхности ионным пучком.Завершающей операцией является удаление фоторезиста с поверхностиподложки.
Для этого используют различные способы, в частности, обработку53в органических растворителях с последующим механическим удалением слоя,кипячение в кислотах, ионно-плазменную и плазмохимическую обработку поверхности.Фоторезист представляет собой многокомпонентное светочувствительноевещество, изменяющее свои свойства под воздействием актиничного (то естьвызывающего протекание фотохимических реакций) света. Фоторезист состоитиз трех основных компонентов: полимерной основы, светочувствительногокомпонента и растворителя, обеспечивающего фоторезисту заданную вязкость.Помимо этого в состав фоторезиста могут быть введены специальные добавки,в частности, сенсибилизаторы для изменения спектральной характеристикисветочувствительности, адгезивы для улучшения сцепления фоторезистивногослоя с подложкой, а также добавки, повышающие кислотостойкость,и так далее.Фотохимические реакции, происходящие в фоторезистах при облученииих актиничным светом, отличаются сложностью и многообразием.
Существуютнесколько типов фотохимических реакций: фотораспад, фотоперегруппировка,фотоприсоединение и ряд других. Фотораспад представляет собой разложениевозбужденной светом молекулы на активные части (ионы или нейтральные частицы – свободные радикалы). Фотоперегруппировка сопровождается поворотом одной группы атомов относительно другой или перемещением группы атомов из одной части скелета молекулы в другую. Фотоприсоединение представляет собой присоединение к возбужденной молекуле другой молекулы. В частном случае такой процесс может приводить к образованию новых связей вструктуре молекулы.В зависимости от характера протекающих в фоторезистах фотохимических реакций, их подразделяют на две группы: позитивные и негативные фоторезисты.
В негативных фоторезистах под воздействием света происходит фотополимеризация мономерных молекул в полимерную пленку, в результате чегорастворимость облученных участков уменьшается и после проявления они остаются на поверхности подложки. В позитивных фоторезистах в результате реакции фотораспада происходит разрыв поперечных связей в полимерной основе, и у облученных участков растворимость увеличивается.
После проявленияпозитивных фоторезистов облученные участки будут стравливаться, а не облученные останутся на подложке.Основными критериями, которые необходимо принимать во вниманиепри использовании фоторезистов в технологии полупроводниковых приборови интегральных микросхем, являются светочувствительность, разрешающаяспособность и кислотостойкость.
Светочувствительность – это величина, обратная экспозиции, требуемой для перевода фоторезиста в растворимое (позитивный фоторезист) или в нерастворимое (негативный фоторезист) состояние:S=11,=H E⋅t54где Н – экспозиция (доза облучения); Е – освещенность; t – время экспонирования. Зная светочувствительность фоторезиста и освещенность в месте нахождения подложки, можно определить примерное время экспонирования для данного типа фоторезиста.Разрешающая способность фоторезиста определяется числом линий равной толщины, которые могут быть получены без слияния на 1 мм поверхностиподложки в результате проведения процесса фотолитографии.
Предельное значение разрешающей способности определяется размерами полимерных молекул фоторезиста. На разрешающую способность оказывают существенноевлияние как процессы экспонирования и связанные с ними оптические явленияв системе «фотошаблон – фоторезист − подложка», так и процессы проявленияи сушки. К оптическим явлениям, оказывающим влияние на разрешающуюспособность фоторезистов, следует отнести дифракцию света на границе фотошаблон – фоторезист, отражение света от поверхности подложки и рассеяниесвета в слое фоторезиста.Стабильность геометрических размеров элементов рельефа рисункав слое фоторезиста в сильной степени зависит от проведения процессов проявления и сушки.
Перепроявление приводит к увеличению размеров элементов(особенно для позитивных фоторезистов), а неоптимальные режимы сушки могут приводить к короблению слоя фоторезиста и его отслаиванию.Под кислотостойкостью фоторезистов понимают способность фоторезистивного слоя после экспонирования, проявления и сушки селективно защищать поверхность подложки от воздействия кислотных и щелочных травителей.Критерием кислотостойкости является время, в течение которого травительвоздействует на фоторезистивный слой до начала его разрушения или отслаивания, а также качество полученных структур в подложке после травления.
Кислотостойкость фоторезистов часто характеризуют плотностью дефектов (количеством дефектов на единице поверхности), передающихся на подложку притравлении ее поверхности, покрытой маской из фоторезиста.РентгенолитографияНа разрешающую способность фоторезистов оказывают влияние различные факторы, а именно, дифракция света на рисунке фотошаблона, рассеяниесвета в фоторезисте, расходимость светового пучка, многократное отражениесвета от поверхности подложки и фотошаблона, набухание фоторезиста припроявлении и его последующая усадка при сушке, неточность совмещения реперных знаков фотошаблона и подложки и так далее.
Влияние большинства изэтих факторов можно свести к минимуму. Но есть один принципиально не устранимый фактор – это дифракция света. Дифракция света ограничивает получение минимальных размеров элементов величиной, примерно равной половине длины используемого ультрафиолетового излучения. Оценки показывают,что при использовании ультрафиолетового излучения с длиной волны 0,4 мкмминимальные размеры элементов имеют значение приблизительно 0,25 мкм.55Для повышения разрешающей способности необходимо использовать более коротковолновое излучение.
В настоящее время используют источники ультрафиолетового излучения с λ = 193 нм, что позволяет получать элементы с размерами около 90 нм. Это, в свою очередь, привело к необходимости изготавливать фотошаблоны не на обычном стекле, а на кварцевом, что резко повысилостоимость фотошаблонов и всего технологического процесса в целом. Альтернативой этому является использование вместо ультрафиолета рентгеновскогоизлучения (рентгенолитография), электронных лучей (электронолитография)или пучков ионов (ионно-лучевая литография).Впринциперентгенолитографииничемнеотличаетсяот фотолитографии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
