Проекционная фотолитография

Современная микроэлектроника требует не только уменьшения раз­меров элементов микросхем до I мкм и менее, но и размещения эле­ментов подобных размеров на все больших площадях вплоть до исполь­зования подложки диаметром 200-300 мм. Создание необходимых для этого фотошаблонов становится дорогим и трудоемким процессом. При кон­тактном экспонировании велика вероятность быстрого выхода из строя подобных фотошаблонов, особенно на операции совмещения фотошабло­нов с пластинами, уже имеющими рельеф. Для того чтобы перемещать фотошаблон при совмещении, необходимо обеспечить зазор меиду ним и поверхностью пластики. Однако величина этого зазора лимитирова­на глубиной резкости микроскопа, с помощью которого проводят совме­щение. Такой зазор между фотошаблоном и полупроводниковой пластиной обеспечить в установках совмещения достаточно трудно.

Вследствие неизбежной неплоскостности поверхности фотошаблона и пластины, особенно с эпитаксиальпыми слоями, а также погрешностей, возникающих при механических перемещениях и контактах, фотошаблоны изнашиваются. Поэтому продолжаются поиски методов, обеспечивающих высокое разрешение на больших полях и исключающих непосредствонний контакт подложки и фотошаблона.

Одним из таких методов является проекционная фотолитография. Долговечность шаблона в этом случае становится теоретически неограниченной; снижаются затраты на изготовление большого числа дублей фотошаблонов и повышается процент выхода годных схем на операции фотолитографии. Одновременно отпадает проблема большой глубины резкости объектива контрольного микроскопа и связанная с ней проблема точной установки малых зазоров между фотошаблоном и пластиной.

В принципе возможны следующие варианты оптической проекционной фотолитографии:

1) одновременная передача (проецирование) изображения всего фотошаблона на полупроводниковую пластину, покрытую фоторезистом;

2) последовательное поэлементное экспонирование изображения одного или разных типов модулей с уменьшением или без него;

3) последовательное вычерчивание изображения на фотослое сфо­кусированным световым лучом, например, лазерным, управляемым от ЭВМ.

Для успешного выполнения операции необходима автоматическая система совмещения. Поэтому наиболее широкое распространение по­лучил вариант I проекционной фотолитографии; вариант 2 применяется при монтаже модулей, вариант 3 пока используется главным образом для изготовления фотошаблонов.

Возможны несколько способов проведения проекционной фотолито­графии по варианту I:

- совмещение и экспонирование посредством одного источника;

- совмещение фотошаблона в пространстве изображения с помощью зеркала и микроскопа;

- проекции изображения поверхности полупроводниковой пластины в плоскость фотошаблона.

Оптические схемы установок для проведения проекционной фото­литографии указанными способами приведены на рис.4.5.

Третий способ (рис.4.5,в) является наиболее оптимальным, так как в этом случае ход лучей от источника света I, через фотошаблон на обьектив и далее сквозь полупрозрачное зеркало на полупровод­никовую пластину полностью совпадает с обратным ходом лучей. Дан­ный способ позволяет выбрать оптимальные условия освещения как при экспонировании, так и при совмещении; его недостатком является необходимость при проведении экспонирования замещать микроскоп ис­точником света I и конденсором 2. Кроме того, для освещения полупроводниковой пластины при совмещении требуется другой источник света и второй конденсор.