Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

2. Предварительная сушка. Пластины помещаются в суи1иль, ный шкаф, где выдерживаются при температуре примерно 80 °С Б течение 30-60 мин. При этом происходит удаление раствори телей и превращение фоторезиста в полутвердую пленку.

Плен на. сратарезиата


500 -ЮООНМ

Пластина кргшия о-

1:/льтрасриалета0аг излучение

Pamau/aSmj,


Пластина мремния Раторезист


Пластина кремния

Ратарезист

Рис. 1.28. Процесс фотолитографии, а - нанесение фоторезиста на центрифуге; б - экспонирование; в - проявление в случае негативного фото-)езиста; г - проявление S случае позитивного фоторезиста; д - травление окисла.

/7яастина ирелгмя

Ратарезист


Пластина /{реия

3. Совмеш,ение и экспонирование. Покрытая фоторезистом пластина помещается в так называемую установку совмещения, где она подводится вплотную (на расстояние 25-125 мкм) к фотошаблону. Относительное положение пластины и фотошаблона регулируется таким образом, чтобы фотошаблон был правильно совмещен с имеющимися на пластине специальными метками или с уже нанесенным на нее рисунком.



Фотошаблон представляет собой квадратную стеклянную пластину с типичным размером сторон 125 мм и толщиной 2 мм. На одной стороне шаблона имеется рисунок из фотоэмульсии или топкой пленки металла (обычно хрома). Рисунок состоит только из прозрачных и непрозрачных участков, без каких-либо оттенков серого.

Совмещение фотошаблона с пластиной часто должно выполняться с точностью не хуже чем 1 мкм, а в некоторых случаях не хуже чем 0,5 мкм, Добившись совмещения, пластину приводят в непосредственный контакт с фотошаблоном.

После этого включается источник высококоллимированного УФ-излучения, и участки поверхности кремниевой пластины, не закрытые непрозрачными участками фотошаблона, подвергаются воздействию излучения (рис. 1.28, б). Время экспонирования обычно находится в пределах от 3 до 30 с и тщательно контролируется, с тем чтобы экспонируемая пластина получила строго определенную суммарную дозу УФ-излучения, выраженную в ватт-секундах или джоулях.

Рисунок схемы выполняют сначала в увеличепно.м масштабе, а затем переносят иа шаблон, уменьшая его фотографическим методом. Обычно выполняют две последовательные операции уменьшения масштаба, каждая дает уменьшение в 10-30 раз, так что в общей слол-сности изображение уменьшается в 100- 1000 раз. Вторая операция уменьшения рисунка может выполняться в процессе пошагового экспонирования, использующегося лля получения оригинала фотошаблона. Процесс пошагосого экспонирования состоит в том, что в рабочем слое фотошаблона последовательно формируется матрица уменьшенных изображений первоначального рисунка схемы или прибора. Такая матрица мол<ет содерл<ать десятки, сотни и дале тысячи повторяющихся изображений. Пластина, на которую переносится рисунок фотошаблона, может быть разделена па соответствующее число кристаллов, каждый из которых представляет собой самостоятельный прибор или целую ИС. Оригинал фотошаблона используется для изготовления многочисленных копий, которые применяются непосредственно на производственной линии для совмещения и экспонирования.

4. Проявление. Существуют два основных типа фоторезиста - негативньш и позитивный. Если фоторезист негативный, то те его участки, которые подвергаются воздействию УФ-излучения, полимеризуются. В процессе полимеризации увеличивается длина органических молекулярных цепочек, из которых состоит фоторезист. Благодаря этому происходит отвердение фоторезиста, и, когда пластина погружается в раствор проявителя, экспонированные участки не растворяются. Однако те участки фоторезиста, которые не подверглись воздействию УФ-излучения, не полиме-



ризуются И легко растворяются в проявителе. Таким образом, после проявления в слое фоторезиста получается рисунок, повторяющий рисунок фотошаблона: прозрачным участкам фотошаблона соответствуют оставшиеся на пластине участки фоторезиста (рис. 1.28, в).

Если резист позитивный, происходит обратный процесс. Под воздействием УФ-излучения фоторезист деполимеразуется, поэтому при воздействии проявителя экспонированные участки фоторезиста легко растворяются, а неэкспонированные остаются практически нерастворимыми. Таким образо.м, после опускания пластины в проявитель экспонированные участки фоторезиста удаляются, а неэкспонированные остаются на пластине (рис. 1.28, г). В этом случае тоже получается рисунок, повторяющий рисунок фотошаблона, но теперь прозрачным участкам шаблона соответствуют неудаленные участки фоторезиста на пластине.

5. Сушка фоторезиста. После проявления и промывки пластины обычно выдерживают в сушильном шкафу при температуре примерно 150 °С в течение 30-60 мин для дальнейшего упрочнения оставшегося на пластине фоторезиста. При этом улучшается адгезия фоторезиста к пластине и повышается его стойкость к воздействию раствора плавиковой кислоты (HF), используемою для травления SiOj.

6. Травление окисла. Затем пластины кремния погружают в раствор плавиковой кислоты или поливают им. Обычно используется разбавленный раствор 10 : 1 HgO : HP, а чаще раствор 10:1 NH4F (фторид аммония): HF. Растворы HF травят SiOj, но не травят находящийся под окислом кремний и не оказывают никакого заметного воздействия на фоторезист. Пластины подвергаются воздействию травящего раствора столько времени, сколько требуется для полного удаления SiOj на участках пластины, не покрытых фоторезистом (рис. 1.28, д). Скорость травления SiOa в буферизованном растворе плавиковой кислоты (10 : 1 NH4F ; HF) составляет около 100 нм/мин при 25 С, так что для удаления слоя окисла с типичной толщиной 500 им требуется всего 5 мин.

После травления SiOg в оксидном слое получается рисунок окон, повторяющий рисунок в слое фоторезиста и, следовательно, рисунок фотошаблона.

Время травления окисла тщательно контролируется: оно должно быть достаточным для полного удаления окисла в окне и одновременно не слишком большим во избежание подтравлива-ния окисла, находящегося под резистом. Такое боковое подтрав-ливанне приводит к тому, что размер окна оказывается больше заданного (рис. 1.29).



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193