Фотолитография


Скачать 344.28 Kb.
НазваниеФотолитография
страница1/2
Дата публикации09.04.2013
Размер344.28 Kb.
ТипДокументы
referatdb.ru > Химия > Документы
  1   2


ФОТОЛИТОГРАФИЯ


Фотолитография – это процесс формирования на поверхности подложки с помощью светочувствительного материала защитного рельефного покрытия с изображением элементов схемы и последующего переноса изображения на подложку.

Светочувствительные материалы, состоящие из органических светочувствительных соединений, полимеров, растворителей и других добавок, используемые в фотолитографических процессах и изменяющие свою растворимость при актиничном облучении, называют фоторезистами. Термин фоторезист по своему содержанию определяет свойства светочувствительной пленки, сформированной на подложке из растворов светочувствительных соединений и других компонентов, т. е. светочувствительность и устойчивость к воздействию агрессивных факторов. Однако на практике этим термином обозначают и растворы светочувствительных композиций.

Сущность фотолитографического процесса заключается в следующем: на поверхности подложки (например, пластине окисленного кремния) формируют тонкую пленку фоторезиста и экспонируют, т. е. воздействуют актиничным облучением через фотошаблон с изображением элементов схем (рис. 6.1). В зависимости от характера изменения свойств при облучении фоторезисты подразделяются на негативные и позитивные.

^ Негативными называются фоторезисты, при экспонировании которых через фотошаблон в местах воздействия света пленка теряет растворимость (например, протекает реакция сшивания). В результате последующей обработки соответствующим растворителем (проявление) с поверхности подложки удаляются только необлученные участки, и на подложке возникает негативное изображение фотошаблона: фоторезист остается на участках, соответствующих светлым полям фотошаблона (рис. 6.1 а).

^ Позитивными называются фоторезисты, в которых под действием света протекают процессы, приводящие к появлению растворимости, например, в водно-щелочных растворах. При облучении таких фоторезистов через фотошаблон и последующем проявлении удаляются облученные участки слоя и на подложке образуется позитивное изображение фотошаблона. Фоторезист остается на участках подложки, соответствующих темным полям фотошаблона (рис. 6.1 б).

Рис. 6.1. Схема воспроизведения изображения методом фотолитографии:

а – с негативным фоторезистом; б – с позитивным фоторезистом;

1 – фоторезист, 2 – подложка, 3 – фотошаблон
Последующее воздействие агрессивных факторов (например, химическое травление) позволяет удалять материал, находящийся на участках, свободных от защитной маски фоторезиста, что обеспечивает воспроизведение изображения элементов схем на подложке.

Фотолитографические процессы включают множество операций, начиная от изготовления фотошаблонов и кончая формированием элементов схем на подложке. Отсутствие устоявшейся терминологии, объединяющей процесс фотолитографии, вносит определенные трудности в работу технологов и приводит в ряде случаев к неправильной оценке результатов проведения фотолитографических операций. В связи с этим необходимо дать определение основных понятий, используемых при рассмотрении технологических процессов. При составлении словаря терминов использованы термины и определения, наиболее часто употребляемые.
^ 6.1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Актиничное излучение световое излучение, воздействующее на фоторезист, вызывающее протекание фотохимических реакций и изменение растворимости облученных участков покрытия.

^ Топологический слой часть топологии структуры, воспро­изведенная на одном фотошаблоне, необходимом для проведения технологических операций, одинаковых для всех изображенных на этом фотошаблоне элементов.

^ Заготовка для фотошаблона стеклянная прозрачная для актиничного излучения плоскопараллельная пластина определенных размеров с нанесенным на ее поверхность сплошным непрозрачным для актиничного излучения слоем.

Фотошаблон – стеклянная или иная пластина либо полимерная пленка со сформированным на ее поверхности рисунком элементов схем из материала, не пропускающего актиничное излучение.

^ Негативный фотошаблон (темнопольный) – фотошаблон, на котором изображение элементов схемы представлено в виде светлых участков на непрозрачном фоне.

Позитивный фотошаблон (светлопольный) фотошаблон, на котором изображение элементов схемы представлено в виде непрозрачных для актиничного излучения участков на светлом прозрачном фоне.

^ Металлизированный фотошаблон – фотошаблон, на котором изображение элементов схемы сформировано тонкой металлической пленкой.

Транспарентный (цветной) фотошаблон фотошаблон, на котором изображение элементов схем сформировано покрытием, не пропускающим актиничное излучение и пропускающим неактиничное (видимая область спектра) для фоторезиста излучение.

^ Эмульсионный фотошаблон – фотошаблон, на котором изображение элементов схемы образовано галоидо-серебряной фотографической эмульсией.

Эталонный фотошаблон фотошаблон, предназначенный для последующего изготовления рабочих фотошаблонов.

Рабочий фотошаблон фотошаблон, предназначенный непосред­с­твенно для процесса совмещения и экспонирования. Является зеркаль­ным по отношению к рисунку реальных элементов микросхемы.

^ Комплект рабочих фотошаблонов – группа совмещающихся между собой фотошаблонов, предназначенных для проведения операций фотолитографии.

Совмещение процесс расположения рисунков элементов схемы на фотошаблоне точно над соответствующими элементами схемы на подложке, покрытой фоторезистом.

Фигура совмещения – специальный топологический рисунок для обеспечения совмещения изображения элементов схемы рабочего фотошаблона с изображением элементов схемы на пластине.

Подложка металлическая, полупроводниковая или диэлектри-ческая пластина, монолитная или слоистая, на которую наносят фоторезист.

Фоторезист – светочувствительный материал, изменяющий свои свойства (прежде всего растворимость) под воздействием актинич­ного света.

Электронорезист материал, изменяющий свои свойства (прежде всего растворимость) под воздействием ускоренных свободных электронов.

Рентгенорезист материал, изменяющий свои свойства (прежде всего растворимость) под действием рентгеновских лучей.

Ионорезист фоторезист, электронорезист, рентгенорезист, обладающий малой скоростью распыления в ионном или плазмохимическом разряде по отношению к удаляемым этими способами материалам подложки.

Фотолитография процесс формирования на поверхности подложки элементов микросхем с помощью чувствительных к излучениям покрытий, способных воспроизводить заданное взаимное расположение и конфигурацию этих элементов.

^ Контактная маска рельефное покрытие из пленки фоторезиста или другого материала, воспроизводящее заданные элементы рисунка и обеспечивающее защиту заданных участков подложки от последующего воздействия.

^ Свободная маска тонкий, изготовляемый и существующий отдельно от подложки экран с отверстиями, конфигурация и расположение которых соответствуют заданной конфигурации и расположению элементов микросхем.

^ Метод свободной маски – метод получения элементов микросхем, заключающийся в экранировании с помощью свободной маски участков подложки от потока частиц напыляемого вещества.

^ Метод селективного травления – метод получения элементов микросхем, заключающийся в экранировании с помощью контактной маски участков подложки от удаляющего (травящего) воздействия.

Экспонирование облучение актиничным излучением пленки фоторезиста, сформированной на подложке, через фотошаблон или с помощью управляемого луча.

^ Проявление фоторезиста обработка экспонированной пленки фоторезиста с целью удаления облученных или необлученных участков для создания рельефного изображения.

^ Рельефное изображение, рельеф из фоторезиста изображение элементов схем, сформированное пленкой фоторезиста после проявления.

Травление химическое удаление материала подложки с участков, не защищенных контактной маской, с применением химических процессов в растворах, парах и газах.

Дефект фотошаблона – непредусмотренное отклонение числа, размеров и конфигурации элементов рисунка модуля от заданных значений.

^ Дефект пленки фоторезиста – непредусмотренные отверстия и посторонние включения, искажающие число, размеры и конфигурацию элементов рельефного изображения.

Прокол – непредусмотренное сквозное отверстие в непрозрачном покрытии фотошаблона или в пленке фоторезиста.

^ Точка (дефект) непредусмотренный непрозрачный участок на прозрачном поле модуля фотошаблона или участок фоторезиста на пробельном поле модуля.

Плотность дефектов – число дефектов, отнесенное к единице площади. Размерность: мм-2, см-2.

^ Разрешающая способность – минимальный размер элемента, получаемый при применении данной системы воспроизведения изображения; выражается либо минимальным размером элемента, либо количеством линий на определенной длине.

^ Селективность травления различие между скоростями удаления (травления) разных материалов при химическом, электрохимическом или физическом воздействии.

^ Экспозиция (Н) доза актиничной световой энергии, падающая на пленку фоторезиста в процессе экспонирования (Н = Е × t).

Пороговая экспозиция (Hпор) – минимальная доза световой энергии, вызывающая изменение свойств пленки фоторезиста на всю толщину.

^ Интенсивность облучения энергия светового потока, падающего на поверхность фоторезиста в единицу времени (Вт/см2).

Светочувствительность фоторезиста – способность реаги-ровать под действием света (S = 1/H = 1 / (Е × t )).

Спектральная светочувствительность – величина свето­чувствительности при воздействии света определенной длины волны.

^ Интегральная светочувствительность фоторезиста свето­чувствительность при воздействии света всех длин волн, поглощаемых фоторезистом.

Кислотоустойчивость пленки фоторезиста – способность пленок фоторезистов селективно защищать поверхность подложки от воздействия травителей. Оценивается временем воздействия травителя до начала разрушения или отслаивания и качеством вытравленных структур.

^ Клин проявления угол наклона границы рельефного изображения по отношению к плоскости подложки.

Клин травления угол наклона границы вытравленного элемента по отношению к плоскости подложки.
6.2. ФОТОШАБЛОНЫ
Фотошаблон (ФШ) является одним из основных инструментов при создании заданного рельефного защитного покрытия при проведении фотолитографии в планарной технологии. В зависимости от материала пленочного покрытия различают ФШ на основе фотографической эмульсии (эмульсионные ФШ), металлической пленки (металлические ФШ), а также ряда других материалов, например окиси железа (цветные ФШ). Ниже, в табл. 6.1, 6.2 приведены сравнительные характеристики ФШ с различными типами маскирующих слоев. Металлические ФШ обычно изготавливаются на основе пленок хрома методами термического испарения или ионного распыления.

Применяются также ФШ с маскирующими покрытиями из соединений хрома (нитрид хрома), характеризующиеся большим разрешением и точностью по сравнению с хромовыми, поскольку эти покрытия имеют более низкий коэффициент отражения света.

Цветные ФШ применяются для уменьшения эффектов отражения света, что достигается использованием диэлектрических или полупроводниковых покрытий. Обычно они изготавливаются на основе пленок окиси железа, оксида кремния, халькогенидных соединений и имплантированных фоторезистов.

^ 1. ФШ на основе Fe2O3. Для осаждения тонких пленок окиси железа используют различные методы: химическое разложение пентакарбонила железа, разложение металлоорганических соеди-нений, а также реактивное катодное распыление. Пленки окиси железа дают возможность создания на обычно растворимой пленке локально нерастворимых участков при их обработке электронным или лазерным лучом. Поэтому на пленку окиси железа можно нанести рисунок, не прибегая к обычной фотолитографии, а воздействуя фокусированным пучком электронов.
^ Таблица 6.1

Сравнительные характеристики фотошаблонов

с различным маскирующим слоем


Параметр

Цветной

фотошаблон

Эмульсионный

фотошаблон

Хромированный

фотошаблон

Эффективная разрешающая способность

1 мкм

2 мкм

1 мкм

Прочность

поверхности

Хорошая

Плохая

Хорошая

Отражающая способность, %

10–15

5–6

50–60

Плотность

оптическая

2–2,5

1,5–3

1,5–3

Совмещение

Простое

Сложное

Сложное



^ Таблица 6. 2

Сравнительные характеристики хромированного и цветных фотошаблонов


Параметр

Хромированный

фотошаблон

Цветные фотошаблоны на основе:

Fe2O3

SiO2

Халькогениды

Толщина маскирующего слоя, мкм

0,2

0,15

0,4

0,4

Минимальная ширина линии, мкм

2

1

1

1

Количество проколов на 1 см2

0,4

4

4

0,4

Износоустойчивость (число ходов резца)

100

800

400

60

Отражение на длине волны 440 нм, %

80

15

20

15


^ 2. ФШ на основе пленок кремния. Хорошую однородность для цветных ФШ обеспечивают пленки кремния толщиной 75–800 нм. Их получают вакуумным напылением, реактивным распылением, осаждением из паровой фазы. Пленки кремния дают возможность получения элементов размерами до 1 мкм.

^ 3. ФШ на основе имплантированных пленок фоторезистов. Для изготовления ФШ на основе фоторезистивных покрытий используют технологию, основанную на ионном легировании. Пленки фоторезиста, подвергнутые ионной бомбардировке, графитизируются и при дозах облучения D=(1–10)1016 ион/см2 становятся непрозрачными. Необходимая доза облучения зависит от массы, энергии и плотности тока пучка внедряемых частиц.

^ 4. ФШ на основе халькогенидов. Для увеличения износоустой-чивости и уменьшения дефектности ФШ в качестве защитных покрытий используют халькогенидные маскирующие слои на основе сульфида меди, сульфида свинца и сульфида молибдена.
  1   2

Похожие рефераты:

3. фотолитография
Фотолитография – это процесс формирования на поверхности подложки с помощью светочувствительного материала защитного рельефного покрытия...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза