22. Последовательность операций стандартного фотолитографического процесса.

Фотолитография — это метод, используемый для создания микро- и наноструктур на поверхности подложек, таких как кремний. Процесс включает несколько ключевых этапов, которые обеспечивают высокую точность формирования рисунков.

1. Подготовка подложки

• Очистка подложки:

  • Удаление органических и неорганических загрязнений с поверхности.

  • Используются химические растворы, такие как смесь серной кислоты и перекиси водорода (H₂SO₄ + H₂O₂) или гидрофтористая кислота (HF) для удаления оксидов.

• Образование адгезионного слоя:

  • Наносится тонкий слой адгезионного материала (например, HMDS — гексаметилдисилазан), чтобы улучшить сцепление фоторезиста с поверхностью.

2. Нанесение фоторезиста

• Спин-коттинг (Spin-coating):

  • Фоторезист наносится на подложку, которая вращается с высокой скоростью (обычно 1000–5000 об/мин).

  • Формируется равномерный слой фоторезиста заданной толщины (толщина зависит от скорости вращения и вязкости резиста).

• Предварительная термообработка (soft bake):

  • Подложка нагревается (обычно 90–120 °C) для удаления растворителей из фоторезиста.

  • Это улучшает механические и адгезионные свойства резиста.

3. Экспонирование

• Выравнивание и совмещение:

  • Фотошаблон (маска) совмещается с подложкой, используя метки совмещения.

  • Обеспечивается точное наложение рисунка маски на подложку.

• Облучение излучением:

  • Подложка с резистом подвергается облучению (ультрафиолет, рентген, электронный или ионный пучок) через фотошаблон.

  • Излучение изменяет химические свойства фоторезиста в облучённых областях:

    • Позитивный резист: Облучённые области становятся растворимыми в проявителе.

    • Негативный резист: Облучённые области становятся нерастворимыми.

4. Проявление

• Подложка помещается в проявляющий раствор:

  • Для позитивного резиста растворяются облучённые участки.

  • Для негативного резиста растворяются необлучённые участки.

• Контроль структуры:

  • После проявления проверяется точность переноса рисунка с маски на фоторезист.

5. Постобработка резиста

• Сушка:

  • Удаляются остатки проявителя, обычно путём продувки азотом или мягкого нагрева.

• Жёсткая термообработка (hard bake):

  • Нагрев подложки до 150–200 °C для увеличения прочности фоторезиста.

  • Это улучшает его стойкость к последующим травящим процессам.

6. Травление

• Мокрое травление:

  • Погружение подложки в химический раствор, который селективно удаляет материал под открытыми областями резиста.

  • Пример: раствор KOH для травления кремния.

• Сухое травление (реактивное ионное травление, RIE):

  • Используется плазма химически активных газов (например, CF₄ или SF₆).

  • Обеспечивает более точное травление с высокими анизотропными свойствами (вертикальные стенки).

7. Удаление резиста

• После травления фоторезист удаляется:

  • Мокрым методом: Химический раствор (например, смесь азотной кислоты и ацетона).

  • Плазменное травление: Удаление резиста с помощью плазмы кислорода (O₂).