13.Позитивные и негативные фоторезисторы. Разрешающая способность. Фоточувствительность. Стойкость к воздействию агрессивных факторов.

при использовании НФР после проявления он сохраняется на облученных участках. При использовании ПФР, он сохраняется на необлученных участках.

ФР и вообще все резисты– это, в основном, полимеры.

При облучении УФ в структуре НФР происходит дополнительная полимеризация, происходит сшивание молекул полимера, он становится нерастворимым и остается на поверхности подложки после проявления в органических растворителях.

ПФР при облучении УФ становится растворимым и удаляется с подложки после проявления в щелочных растворах.

Характеристики фоторезиста

1) Фоточувствительность

S –величина обратно пропорциональная экспозиции достаточной для перевода ФР в растворимые/нерастворимые состояния

S

Е – освещенность

- время освещения

λ = 460Нм – 360Нм – ультрафиолет

2) Разрешающая способность – r

R – максимальное число линий одинаковой ширины, разделенных промежутками, равными ширине линий, которые можно получить на 1мм.

R=

Часто разрешающей способностью называют минимальню ширину линии, которую можно получить при использовании данного ФР. В этом случае R измеряется в мкм.

Стойкость ФР к воздействию агрессивных сред – это время, в течение которого ФР не разрушается.Тип ФР выбирается в зависимости от конкретного применения с учетом свойств негативного или позитивного ФР. Учитывают следующее:

ПФР передает не предусмотренные сквозные отверстия непрозрачной части фотошаблона – проколы. НФР передает в виде островков на подложке.

Там, где опасны проколы, применяется НФР. Например, проколы опасны в трехслойных конденсаторах. Там, где опасны островки, применяют ПФР.

Практикой установлено что толщина ФР должна быть в 3 раза меньше минимального размера элемента. С увеличением толщины ФР падает R и ухудшается адгезия (сила сцепления). С другой стороны, толщина ФР должна быть достаточной, чтобы противостоять воздействию травителей (кислот, щелочей). Выбор толщины ФР обуславливается компромиссом между этими требованиями и обычно составляет от 0,5 до 1,5 микрон

Как правило R ПФР раза в 3 больше чем у НФР R, однако позитивный ФР дольше проявляется и имеет меньшую производительность.

14.Методы нанесения фоторезистивных покрытий. Операции совмещения и экспонирования. Контактная, бесконтактная и проекционная печать.

Методы нанесения ФР-покрытий

Центрифугирование Пульверизация

Погружение в раствор

Центрифугирование заключается в нанесении на подложку в определенный дозе жидкого ФР, получают необходимую толщину за счет вращения ротора центрифуги с заданной скоростью. Процесс растекания происходит под действием центробежной силы и сил сопротивления, обусловленных вязкостью жидкости. Для выбора оптимальной скорости пользуются эмпирической зависимостью числа дефектов (проколов) ФР от числа оборотов центрифуги. Обычно время растекания ФР 20-30 секунд. Недостатки метода центрифугирования:

неустранимое краевое утолщение фоторезиста, которое составляет ≈10% от толщины ФР. В полупроводниковых ИМС, чтобы исключить влияние этого недостатка, все пластины делают с фаской;

наличие внутренних напряжений в пленке фоторезиста.

Пульверизация – формирование слоя фоторезиста происходит из осажденных на подложку дискретных капель, которые, перекрываясь, образуют сплошной слой.

Распылительная установка имеет емкость с фоторезистом. Из этой емкости под давлением фоторезист подается в пульверизатор, туда же по трубопроводу подается газ – носитель, например, сжатый чистый воздух.

Достоинства:

• Отсутствие краевых утолщений, равномерность покрытия

• Возможность контроля толщины покрытия

• Минимальное внутреннее напряжение

• Высокая адгезия

Недостаток: затягивание пыли и других загрязнений при подаче жидкости.

Погружение в раствор- самый простой способ нанесения ФР

Недостатки:

• Неравномерность толщины

• Неизбежное двустороннее покрытие

Совмещение и экспонирование

Ультрафиолетовому облучению подвергаются только локальные участки фоторезиста в соответствии с тем рисунком, который надо получить на подложке. Для этого проекцию рисунка фотошаблона совмещают с рабочим полем подложки или с рисунком предыдущего слоя микросхем.

Совмещение проводят в тех же установках что и последующее экспонирование, для совмещения применяют микроскопы оптические или фотоэлектрические. Совмещение выполняют с помощью специальных меток.

Точность совмещения при фотоэлектрическом методе достигает от 0,05 до 0,1 мкм.

И сточником УФ является ртутно-кварцевые лампы высокого давления, они излучают УФ с длиной волны 300-400 нм.

В зависимости от расстояния между ФШ и подложкой различают:

контактную печать (контактная ФЛ), бесконтактную печать, проекционную печать.

Контактная ФЛ– является самым первым методам формирования рисунка. ФШ плотно накладывается на покрытую ФР пластину и экспонируется. Плотность достигается вакуумным прижимом. Разрешающая способность R-2 мкм, ограничивается дифракционными эффектами.

Недостаток: изнашивание ФШ при многократном использовании. Плотные соприкосновения приводят к дефектам на ФШ и ФР. Допустимое число экспозиций зависит от степени интеграции ИМС (от сложности рисунка)

Для эмульсионных ФШ допускается до 10 экспозиций. Металлическое покрытие – до 100 покрытий.

R можно повысить до 0,5 мкм, если использовать глубокий УФ (200-260 нм).

Бесконтактная ФЛ – экспонирование с сохранением микрозазора между фотошаблоном и подложкой. Этот метод уменьшает количество дефектов, возникающих из-за плотного контакта, однако дифракция проходящего света уменьшает R, и уменьшает четкость рисунка, R~7мк.

Проекционная печать – совмещение и экспонирование осуществляется с помощью системы линз, в этом случае ФШ может использоваться бесконечное число раз, т.е. оправдывается использование дорогих ФШ. R определяется глубиной резкости оптической системы, которая должна быть менее 10 мкм, R- 5 мк

Преимущество – возможность использовать ФШ с масштабом рисунка больше чем 1:1