24.Методы нанесения резистов. Адгезия.

Фоторезисты — сложные полимерные композиции, в состав которых входят светочувствительные и пленкообразующие компоненты, растворители,

некоторые добавки, улучшающие адгезию слоя резиста к подложке,

повышающие светочувствительность и кислотостойкость или щелочестойкость. Светочувствительные компоненты, как правило, содержат ненасыщенные двойные связи, рвущиеся при поглощении энергии фотонов.

Нанесение фоторезиста осуществляется методом центрифугирования.

При этом методе на пластину, которая устанавливается на столике центрифуги и удерживается на нем вакуумным прессом, фоторезист подается капельницей-дозатором. Когда столик приводится во вращение, фоторезист растекается тонким слоем по поверхности пластины, а его излишки сбрасываются и стекают в кожух. Используя метод центрифугирования,

можно в зависимости от вязкости фоторезиста регулировать толщину его слоя,

изменяя частоту вращения центрифуги. Выбирая толщину слоя фоторезиста,

необходимо учитывать, что он должен обладать высокой разрешающей способностью и не терять стойкости к травителю. Кроме того, слой фоторезиста не должен иметь дефектов в виде проколов, количество которых с уменьшением толщины увеличивается. Следовательно, толщина слоя фоторезиста должна быть наименьшей, но достаточной для обеспечения его малой дефектности и стойкости к травителю.

Предэкспозиционная термообработка необходима для придания однородности пленке резиста по всей поверхности и обеспечения хорошей адгезии. При увеличении температуры движение сегментов полимерной цепи фоторезиста возрастает, что облегчает удаление остатков растворителя,

диффундирующих к поверхности и испаряющихся с нее. Это очень важно,

поскольку остатки растворителя отрицательно сказываются на результатах экспонирования и последующей операции проявления фоторезиста. Неверные условия сушки могут отрицательно влиять на светочувствительность

фоторезиста, так как при повышении температуры разлагаются светочувствительные компоненты.

Совмещение и экспонирование являются наиболее ответственными операциями фотолитографии. При контактной фотолитографии операцию совмещения выполняют с помощью специального механизма совмещения микроизображений, основными элементами которого являются предметный шаровой столик со сферическим основанием – гнездом,

рамка для закрепления фотошаблона и устройство перемещения рамки и поворота предметного столика. Предварительно пластину размещают на предметном столике так, чтобы слой фоторезиста был сверху, и закрепляют фотошаблон в подвижной рамке над поверхностью пластины. Между пластиной и фотошаблоном должен быть зазор для свободного перемещения рамки. Для совмещения рисунков на шаблоне и пластине передвигают рамку с фотошаблоном в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости пластины и поворачивают предметный столик с пластиной вокруг вертикальной оси. После выполнения совмещения пластину прижимают к фотошаблону и экспонируют слой фоторезиста. Основной целью экспонирования является высокоточное воспроизведение слоем фоторезиста всех элементов топологии полупроводниковых приборов и ИМС.

Правильность экспонирования влияет на качество переноса изображения с фотошаблона на слой фоторезиста. При контактном экспонировании ульрафиолетовое излучение проходит через фотошаблон и попадает на слой фоторезиста. Следовательно, передача элементов рисунка на слой фоторезиста зависит от оптической плотности темных и светлых участков рисунка фотошаблона, резкости и ровности их краев и коэффициента отражения металлизированного слоя фотошаблона. В качестве источника света обычно применяют ртутно-кварцевую лампу высокого давления ДРШ-350 или ДРШ-

500, создающую мощный световой поток. Излучение такой лампы лежит в основном в ультрафиолетовой области спектра (330-440 нм). Оптическое устройство создает поток параллельных лучей, равномерно освещающих

пластину. Необходимое время экспозиции устанавливают, учитывая тип и светочувствительность фоторезиста, а также толщину его слоя. Оптимальную дозу излучения, обеспечивающую наилучшую точность изображения,

получаемого после проявления, определяют экспериментально.

Схемы совмещения и экспонирования представлены на рис. 4.2.

Для проявления позитивных фоторезистов используют слабые водные растворы щелочей, например, 0.6 %-ый раствор КОН. Важным фактором при проявлении фоторезиста является значение рН и температура проявителя. С

ростом температуры скорость проявления растет, и размеры проявленных участков увеличиваются. Для каждого фоторезиста существуют оптимальные сочетания времени экспонирования и времени проявления, обеспечивающие наилучшую воспроизводимость размеров элементов рисунка. Увеличение экспозиции уменьшает время проявления. При этом размеры проявленных в позитивных фоторезистах элементов рисунка увеличиваются. При увеличении времени проявления растет количество точечных дефектов в слое фоторезиста и растравливание границ рисунка по контуру окон.

Адгезия — сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел. Адгезия обусловлена межмолекулярными взаимодействиями в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей.

25. Фотолитография. Способы экспонирования. Разрешающая способность.

Литография — технологический метод, предназначенный для формирования на подложке топологического рисунка микросхемы с помощью чувствительных к излучению по крытий. По типу излучения литографию

делят на оптическую (фотолитографию), рентгеновскую и электронную. В

фотолитографии используют ультрафиолетовое излучение с длиной волны от

200 до 450 нм, в рентгенолитографии — мягкое рентгеновское излучение с

длиной волны 0,5–1,5 нм и в электронолитографии — электронное излучение

с длиной волны 0,01 нм.

Наибольшее распространение получила фотолитография, которая

позволяет достичь минимальных размеров элементов рисунка до 22 нм.

Все операции процесса фотолитографии можно разделить на три группы:

1. Формирование слоя фоторезиста – подготовка поверхности пластин, нанесение фоторезиста, первая сушка фоторезиста, в процессе которой происходит удаление растворителя резиста и создание его полимерной структуры.

2.Формирование защитного рельефа – совмещение и экспонирование, проявление изображения в экспонированном слое, задубливание полученного рельефа.

3.Передача изображения на пластину – травление профиля через фоторезистивную маску, удаление фоторезиста.

К способам экспонирования, наверное, нужно рассказать о контактной и

проекционной фотолитографии.

Про бесконтактную фотолитографию в учебнике не было, но такая точно

существует.