Исследование технологических особенностей процесса фотолитографии
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ществления фотолитографических операций и пленарной технологии. С помощью фотошаблонов формируются изображения в слое фоторезиста, нанесенного на полупроводниковую пластину, а затем вытравливается экранирующая маска в поверхностной пленке окисла или создается топологическая структура на металлической пленке. Совокупностью операций фотолитографии задаются геометрические размеры элементов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, а также конфигурация структуры изделия в целом, чем в немалой степени обеспечивается получение необходимых параметров изделия.
Необходимость обеспечения идентичности конфигураций полупроводниковых структур от процесса к процессу накладывает на фотошаблоны жесткие требования. Фотошаблоны должны иметь строго рассчитанный геометрический рисунок с допусками на размер элементов в пределах долей микрона, минимальное количество дефектов и отвечать требованиям совмещаемости различных топологических рисунков всех входящих в комплект фотошаблонов.
В микроэлектронике отдельные структуры приборов имеют общие поперечные размеры от 0,05 до 10 мм. Полупроводниковые пластины имеют диаметры от 25 до 80 мм. Для повышения производительности фотолитографических процессов целесообразно использовать пластины по возможности с наибольшим диаметром. Это позволяет па одной пластине обрабатывать одновременно до 10000 структур дискретных приборов и до 2000 структур интегральных микросхем.
Для получения таких фотошаблонов фотографическим способом вычерчивают (рис. 1.4) оригинал, который затем последовательно уменьшают в 1-3 приема. Получаемое таким образом отдельное изображение многократно экспонируют на фотопластине. При этом между двумя экспозициями фотопластину смещают на точно установленные расстояния по строке (х-смещепие) и от строки к строке (у-смещение); таким образом получают эталонный фотошаблон.
Рис 1.4 Схема изготовления фотошаблонов методом последовательного уменьшения:
-оригинал; 2-объектив; 3-промежуточный фотошаблон; 4-объектив фотоповторителя; 5-эталонный фотошаблон; 6-координатный стол; 7-комплект фотошаблонов.
Для изготовления каждого функционального элемента полупроводникового прибора или интегральной микросхемы требуется комплект фотошаблонов, состоящий из 4-12 стекол. Входящие в комплект фотошаблоны имеют различные, но взаимносовместимые изображения, изготовленные при одинаковых оптических условиях.
Так же для изготовления эталонного шаблона часто используют метод электронно-лучевой литографии.
Схема установки для электронно- лучевой литографии представлена на рис.1.5.
Рис.1.5. Схема установки для электронно- лучевой литографии
Основной особенностью этого метода является отсутствие шаблона - рисунок в резисте с помощью компьютера создается электронным лучом, генерируемым электронной пушкой. Компьютер контролирует положение пластины относительно луча и задает координаты положения луча на поверхности пластины.
.7 ПРОЯВЛЕНИЕ ФОТОРЕЗИСТА
После формирования в слое резиста скрытого рисунка следует операция его проявления.
Для негативных резистов проявление есть процесс растворения неэкспонированных участков, который можно проводить либо в растворителях фоторезиста, либо в специальных проявителях.
Для позитивных фоторезистов проявление представляет собой несколько более сложный процесс, так как оно связано с реакцией превращения инденкарбоновых кислот в растворимые соли. Для проявления фоторезистовых пластин, изготовленных на основе позитивного фоторезиста, используются два принципиально различных типа проявителей: глицериновый и щелочной. Глицериновый проявитель представляет собой 1%-ный раствор тринатрийфосфата в водо-глицериновом составе.
Этот проявитель хорошо работает с механическим перемешиванием в виде покачивания ванны для проявления, которая может осуществляться либо от электродвигателя, либо с помощью специальной вибрационной установки, сообщающей вибрацию раствору с частотой сети (50 гц).
Однако лучшие результаты по качеству края и скорости проявления можно получить, используя раствор небольшой концентрации едкого калия в воде (около 0,3%).
В этом случае достигаются хорошие результаты как при проявлении в стационарной ванне, так и в вибрационной ванне. Но основным преимуществом этого типа проявителя является возможность его пульверизации и проявления в факеле пульверизируемого проявителя.
Таким образом, можно обеспечить постоянное омывание пленки фоторезиста свежим раствором проявители, точное время проявления, которое затем резко сменяется орошением водой, пульверизуемой соседней форсункой. Метод пульверизации позволяет не только улучшить качество края, и снизить расход проявителя, а следовательно, обеспечить работу только свежими порциями проявителя.
Сушка слоев фоторезиста после проявления, направленная на испарение остатков проявителей, размягчающих слои, и дополнительную тепловую полимеризацию фоторезистов, стабилизирует их защитные свойства в процессе травления.
Рекомендуемые обычно температуры сушки составляют 120-160 С. Для некоторых фоторезистов после проявления и сушки наблюдается изменение размеров элементов, которое может быть учтено в рисунке на фотошаблоне при условии соблюдения постоянства толщины слоя фоторезиста и режимов экспонирования.
.8 ТРАВЛЕНИЕ НИЖЕЛЕЖАЩЕГО СЛОЯ