2.2. Технологический процесс операции фотолитографии.
Основные этапы фотолитографии приведены на рисунке 2.2.
Рис.2.2. Схема процесса фотолитографии
Как следует из схемы, перенос рисунка фотошаблона в поверхностный слой пластины происходит в три стадии:
Экспонирование фотослоя через фотошаблон и образование скрытого изображения;
Проявление и задубливание рисунка, т.е. формирование защитной фотомаски;
Травление поверхностного слоя пластины на незащищенных участках.
На каждой из стадий процесса действуют факторы, искажающие исходный рисунок фотошаблона. Так, при экспонировании имеют место явления дифракции, преломления и отражения света, приводящие к изменению размеров элементов рисунка и размытости их краев. На этапе проявления и задубливания искажения размеров обусловлены набуханием фотослоя и усадкой фактором является боковое подтравливание под маску. Условия, в которых происходит обработка на различных стадиях, изменяются как от пластины к пластине, так и в пределах одной групповой пластины, что приводит к разбросу размеров элементов рисунка. Если наименьшие по размерам элементы рисунка соизмеримы с этими погрешностями, то их нельзя воспроизвести на пластине достаточно четко. Таким образом, для воспроизводимости переноса элементов рисунка малых размеров с фотошаблона на пластину фотолитографический процесс в целом должен обладать соответствующей разрешающей способностью. Ее оценивают максимальным числом линий, раздельно воспроизводимых в пределах 1 мм: R=1000/(2amin), где amin – ширина линии (мкм). На практике разрешающую способность частот характеризуют просто значением amin.
Для объективного анализа и совершенствования фотолитографического процесса целесообразно разделять разрешающую способность по проявленному рельефу (фотомаске) и вытравленному рельефу. Разрешающая способность по проявленному рельефу зависит, прежде всего, от материала фотослоя (фоторезиста) и его свойств.
Таблица 2.3. Технологический процесс фотолитографии
|
№ оп. |
Название и содержание операции |
Эскиз операции |
Оборудование, материалы |
|
1 |
ПОДГОТОВКА ПЛАСТИНЫ Очистка полупроводниковой пластины. Цикл обработки не более 5 мин.
|
4 – рабочая камера 5 – кремневые пластины 6 –теплоизолирующий слой |
|
|
|
НАНЕСЕНИЕ ФОТОРЕЗИСТА Нанесение слоя фоторезиста с помощью метода центрифугирования или пульверизации. |
Ценрифугирование
1 – дозатор фоторезиста 2 – пластина Пульверизация
2 – подвижный стол с пластинами 3 – подвижная форсунка |
|
|
3 |
СУШКА ФОТОРЕЗИСТА Удаление остатков раство-рителя и упорядочение структуры фоторезиста с помощью инфракрасной сушки (5-15 мин.) или СВЧ-сушки (неск. сек.) |
|
ИК-сушка: Источник ИК-излучения СВЧ-сушка: печь мощностью 200-400 Вт, рабочая частота 2,45 ГГц |
2
|
|
СОВМЕЩЕНИЕ С ФОТОШАБЛОНОМ Совмещение структуры фотошаблона со структурой пластины:
|
1 – групповой фотошаблон 2 – контрольный модуль 3 – групповая пластина 4 – базовый срез пластины 5, 6 – знаки совмещения в модулях пластины и фотошаблона |
|
|
5 |
ЭКСПОНИРОВАНИЕ Перенос изображения с фотошаблона на фоторезист путем засветки фоторезиста через фотошаблон. |
|
Источник УФ-излучения (ртутно-кварцевая лампа, λ=0.4мкм) |
4
|
|
ПРОЯВЛЕНИЕ И ТЕРМООБРАБОТКА ФОТОМАСКИ
|
3 – струйная форсунка сушки 4 – пневматические форсунки проявления и промывки
5
|
|
|
7 |
ТРАВЛЕНИЕ Удаление ненужных участков покрытия с помощью химического или плазмо-химического травления. |
|
|
|
8 |
УДАЛЕНИЕ ФОТОМАСКИ Удаление остатков фоторезиста химическим или плазмохимическим методом и получение рельефа пластины. |
|
|
6
– платформа с пластинами
