35.2 Фотолитографические процессы в технологии имс

Фотолитография – совокупность фото и физико-химических процессов, применяющихся для получения необходимых размеров и конфигурации компонентов микроэлектронных элементов и устройств.

Сущность технологического процесса заключается в том, что на поверхность материала наносят слой особого светочувствительного материала – фоторезиста. Под действием света, падающего через (фотошаблон) на определенные участки фоторезистивного слоя, последние изменяют свои физико-химические свойства. После проявления получается фоторезистивная маска, через которую проводят травление технологических слоев.

Фоторезист предст-ет собой органическую композицию,состоящую из:

1) полимера, чувствительного к используемому излучению;

2) растворителя;

3) различных добавок (для кислотности, смачиваемости, повышения светочувствительности).

По характеру протекающих химических реакций фоторезисты делят на: негативные (после облучения, при проявлении удаляются только необлученные участки);позитивные (удаляются облученные участки).

Требования, предъявляемые к фоторезистам: высокая чувствительность к излучению; высокая селективность к воздействию проявителей; способность формировать тонкие покрытия.

Достоинствами фотолитографического процесса являются:

• возможность получения элементов ИМС минимальных размеров (до 1 мкм) практически любой конфигурации;

• универсальность метода;

• возможность применения групповой технологии.

Характеристики фоторезиста

1. светочувствительность, величина обратная экспозиции

где t – время облучения; J – интенсивность светового потока.

2. разрешающая способность фоторезиста – максимально возможное число раздельно передаваемых линий защитного рельефа на 1 мм поверхности подложки

Устойчивость к химическим воздействиям, так как фоторезист подвергается воздействию концентрированных кислот и щелочей несколько минут. Зависит от толщины и состояния фоторезистивного покрытия.

3. Равномерность фоторезистивного покрытия рассматривают либо на отдельной подложке (для определения градиентов), либо на различных (для определения воспроизводимости покрытия). Равномерность определяется условиями нанесения, вязкостью, плотностью, смачиваемостью.

Разрешающая способность у позитивных фоторезистов выше, чем у негативных.

Типовой фотолитографический процесс

1. подготовка пластины

2. нанесение фоторезиста

3. сушка фоторезиста

4. экспонирование

5. проявление

6. задубливание

7. травление

8. удаление фоторезиста

1.Подготовка поверхности проводится следующими методами: обезжиривание, физико-химическая или плазмохимическая обработка.

2. Нанесение фоторезиста осущ-ют следующими методами: погружением; центрифугированием; распылением (пульверизацией); поливом, осущ-мым из дозатора; электростатическим методом.

Схемы установок.

Наиболее распространен метод центрифугирования. На подложку носят определенную дозу жидкого фоторезиста и получают необходимую толщину за счет вращения центрифуги с заданной скоростью. При росте числа оборотов толщина снижается, уменьшается и ее разброс. При достижении некоторой критической величины толщина становится постоянной, а рассеяние минимальным.

Недостатки метода центифугировния:

• в слое есть внутренние напряжения;

• в результате вращения центрифуги засасывается пыль, что ведет к образованию дефектов.

3. Существуют следующие виды сушки фоторезиста:

1. низкотемпературная. Высыхает растворитель и происходит укладка полимерных молекул (для высокой адгезии);

2. высокотемпературная.

Если сушка слишком быстра, то в пленке возникают механические напряжения. Время и температура сушки подбираются экспериментально.

Методы сушки:1.конвекционная, в муфтовых печах; 2.СВЧ – сушка; 3.ИК – сушка (наиболее приемлема, т.к. ИК–излучение вначале нагревает подложку, а процесс сушки идет от нижних, глубинных слоев в фоторезисте. Поэтому в слое фоторезиста нет пузырьков, трещин, пор.)

4. Экспонирование. Время экспонирования зависит от толщины фоторезиста. Проводят специальные эксперименты и по их результатам подбирают оптимальные параметры: время, экспозиция. Существуют следующие методы экспонирования: контактный и проекционный (с мультиплицированием). Наиболее широко в производстве ИМС применяется контактный метод.

Н едостатки метода:

1. на совмещение требуется опред-ный зазор, зависящий от разрешения;

2. трудно выдержать точный размер зазора, вследствие чего изнашивается фотошаблон.

В проекционном методе проявляются следующие достоинства:

- объектив имеет высокую разрешающую способность;

- возрастает срок службы фотошаблона;

- можно применять фотошаблон с масштабом превышающим 1:1.

Недостатком проекционного метода являются пошаговое мультиплицирование и явления дифракции и интерференции.