8.1.3 Фотошаблоны
Фотошаблоны (ФШ) представляют собой прозрачные пластины с рисунком в виде непрозрачных и прозрачных (для излучения определенной длины волны) участков. Рисунок (фотомаска) содержит информацию о топологии одного из слоев структуры ИС и многократно повторяется в пределах поля ФШ.
В зависимости от вида фотомаски все ФШ подразделяются на две группы: 1) непрозрачные и 2) селективно-прозрачные (полупрозрачные) или, как еще говорят, транспарентные или цветные. Непрозрачные ФШ изготавливаются на основе фотоэмульсий или металлических пленок, их называют, соответственно, фотоэмульсионные и металлические ФШ. Цветные ФШ изготавливаются на основе пленок оксидов металлов, в частности оксида железа Fe2O3. «Непрозрачные» участки цветных ФШ обладают высокой оптической плотностью (низким пропусканием) в ультрафиолетовой области и низкой оптической плотностью (высоким пропусканием) в красной области спектра.
Сложность изготовления ФШ принято оценивать по минимальным размерам элементов ИС, точности и дефектности [3]. Вначале на фотопластине создается так называемый первичный фотооригинал (ПФО) - топологический рисунок слоя ИС в масштабе 10:1 Последовательным пошаговым экспонированием ПФО в фотоповторителе (мультиплицированием) изготавливается эталонный шаблон (ЭШ) - матрица рисунков слоя с истинными (рабочими) размерами элементов. Копированием ЭШ слоев изготавливают комплект рабочих шаблонов (РШ), который непосредственно используется в производстве ИС.
На начальном этапе развития литографии для изготовления ПФО использовали в основном, два метода [2 - 4]: оптикомеханический и фотонабора. Суть первого метода состоит в механическом вырезании на ручном или автоматическом координатографе первичного оригинала (увеличенного в 200 - 500 раз рисунка), с последующим фотографическим уменьшением размеров рисунка посредством редукционной камеры. Данный метод применим в производстве ИС весьма низкой степени интеграции.
Метод фотонабора реализуется на специальных установках (см. рис. 8.5). Введенный в ЭВМ топологический рисунок слоя с учетом допустимой погрешности топологии автоматически разлагается на элементарные прямоугольники. ЭВМ управляет координатным столом и подвижными пластинами наборной диафрагмы. Центр экспонируемого прямоугольника совмещается с оптической осью проектора. После установки координатного стола и подвижных пластин наборной диафрагмы в заданное положение происходит экспонирование. Затем стол перемещается на следующую позицию и устанавливается соответствующий этой позиции размер экспонируемого прямоугольника.
Существуют также оптические генераторы изображения (ОГИ) с остро сфокусированным лучом света. В процессе сканирования площади фотопластины луч вспыхивает и гаснет в соответствие с программой, создавая рисунок заданной топологии. ОГИ принципиально проще фотонаборных установок, но работают медленнее и составление программ для них - сложнее.
Рисунок 8.5 - Схема микрофотонаборной установки:
1 – несущая тумба; 2 - резиновые прокладки; 3- основание; 4 - координатный стол; 5 - фотопластина; 6 – объектив; 7 – гнездо оригинала; 8 – оптическое устройство; 9 – наборная диафрагма; 10 – затвор; 11 – осветитель;
12 – зеркало
В последние годы ЭШ изготавливаются преимущественно методом электроннолучевой литографии (см. раздел 8.3.1). Этот метод сложнее рассмотренных, но обеспечивает более высокую воспроизводимость результатов и более высокие предельно достижимые характеристики ФШ.