Процессы формирования рисунка методом литографии

После того как пластина соответствующим образом подготов­лена, можно проводить процессы формирования рисунка. При этом используется несколько основных этапов, как правило, оди­наковых во всех процессах, независимо от типа структурной тех­нологической схемы.

На рисунке ниже показана последовательность основных этапов по­лучения изображения на пластине с применением как негатив­ных, так и позитивных резистов.

Формирование рисунка маски из резиста:

а — исходная пластина; б —нанесение резистра; в — экспонирование; г — травление; 1 - кремниевая пластина; 2 — резист; 3 —фотошаблон

Нанесение резиста (фото- или электроночувствительного мас­кирующего материала) производится в автоматических установ­ках. Для формирования тонкой однородной пленки рези­ста на поверхностях пластин их вращают на центрифуге.

Cушкa необходима для удаления растворителей, содержащих­ся в пленке резиста, и проводится в оборудовании конвейерного типа сразу после выгрузки пластин из центрифуги. Для сушки используются различные типы нагревателей: ИК, СВЧ, резистивные и др. При недостаточно полном удалении растворителей из резиста качество получаемых изображений резко ухудшается по­сле воздействия проявителя.

Экспонирование производится с целью создания скрытого изображения топологии в пленке резиста. Скрытое изображение фор­мируется с помощью фотошаблона, который должен быть столь же чистым и бездефектным, как и покрытая резистом пластина. Пластина затем экспонируется контактным способом, проекцион­ной мультипликацией или сканирующим пучком того или иного вида энергии. При этом на пластину переносится изображение, точно соответствующее рисунку фотошаблона. Здесь также очень важно соблюдать чистоту среды, в которой проводится эта опе­рация, поскольку загрязнение пластины или фотошаблона будет воспроизведено на проявленной пластине, что приведет к выбраковке ее или ИМС в зависимости от величины загрязнения. Экс­понированные пластины затем автоматически загружаются в кассеты и перемещаются в ванну для проявления. Важные парамет­ры экспонирования — однородность энергии излучения и время экспонирования.

Проявление — это процесс, при котором проявитель селектив­но удаляет либо экспонированные области резиста (в случае по­зитивного резиста), либо неэкспонированные (негативный резист), после чего остается изображение — маска для травления или (в некоторых случаях) металлизации. Главная цель проявления — удалить фоторезист, который не формирует изображение, не по­вредив при этом резист, формирующий изображение. После про­явления пластины промывают, сушат и контролируют. После контроля дефектные или не удовлетворяющие требованиям пла­стины возвращаются на повторную обработку. Во многих случаях пластины затем подвергаются короткой плазменной очистке, при которой кислородная плазма удаляет тонкий слой изображения и одновременно дополнительно очищает проявленные участки.

Финишная термообработка или «задубливание» применяется при формировании изображения на пластине. Финишная термо­обработка проводится тем же способом, что и сушка, т. е. на конвейере, когда тепло поступает от СВЧ- или ИК-источников, находящихся над (под) конвейером. Тепло удаляет влагу, оставшуюся после операции проявления, и увеличивает адгезию ре­зиста к подложке. Интенсивная термообработка «задубливает» резист, делая его химически устойчивым к жидким и газообраз­ным травителям. По окончании этой операции пластины сразу поступают на участок травления, ибо любые задержки могут све­сти на нет результаты термообработки.

Травление широко используется в технологии ИМС. Цель этой операции — удалить именно те участки слоя, которые оказались оголенными после процесса проявления. По этой причине необхо­димо полное удаление проявленного резиста, ибо любые остатки его на поверхности слоя могут помешать процессу травления или затруднить его. На данном этапе необходимо контролировать вре­мя травления, однородность, температуру и концентрацию травителя (жидкости или газа).

Травление диоксида кремния является наиболее общим слу­чаем травления при изготовлении ИМС. Первый его этап — селек­тивное удаление участков первоначального беспримесного слоя диоксида с поверхности полированной пластины. На этом этапе формируется резистивный рисунок на диоксиде для защиты тех его участков, которые не подлежат стравливанию. Поскольку большинство резистов имеет хорошую адгезию к диоксиду крем­ния, а травители их не растворяют, то процесс травления отно­сительно легко реализуется и поддается контролю. На рисунке ниже показана последовательность операций травления диоксида крем­ния.