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, 6.2приведены 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 см^2	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.