6.3.5. Сушка фоторезистивных покрытий

В описанных выше методах формирования фоторезистивных покрытий происходит лишь первый процесс из полного цикла образования пленки, а именно: распределение раствора по поверхности подложки и частичное испарение растворителей. Следует отметить, что сушка полимерных пленок является одной из важнейших операций, где закладывается фундамент успешного формирования элементов интегральных схем.

Процесс сушки фоторезистивных пленок определяется предысторией их формирования и свойствами фоторезиста. Сушка, т. е. процесс практически полного удаления растворителей из пленок фоторезиста, требует выбора таких условий, при которых успевали бы проходить релаксационные процессы, увеличивающие адгезию покрытия и уменьшающие внутренние напряжения. Естественно, что интенсивное испарение растворителя не может привести к получению качественного покрытия. Поэтому в ряде случаев рекомендуют ступенчатую температурную сушку, обеспечивающую плавный процесс удаления растворителя из пленки и возможность плотной равновесной упаковки макромолекул. Остатки растворителя в фоторезистивной пленке отрицательно сказываются на светочувствительности материала.

Следует отметить, что при сушке на воздухе может происходить окисление макромолекул, поэтому рекомендуют проводить процессы сушки в инертной атмосфере. Разработку методов и оборудования для сушки фоторезистивных покрытий основывают на том, чтобы, с одной стороны, обеспечить по возможности мягкие условия удаления растворителя, а с другой – интенсифицировать сам процесс. В настоящее время широко внедрен метод сушки с применением инфракрасного излучения, обеспечивающий более равномерное удаление растворителей по всей толщине пленки. Сравнительно недавно были предложены методы СВЧ- и ИК-сушки фоторезистивных покрытий. Они обладают рядом значительных преимуществ, связанных с однородным прогревом всего объема пленки, сокращением времени термообработки, последующим уменьшением времени экспонирования и проявления.

Как правило, изготовители дают определенные рекомендации для сушки фоторезистов (исходя из их химического строения и типа растворителей). Однако конкретные области применения фоторе­зистов, характер подложки и назначение операции фотолитографии вносят значительные коррективы в технологию формирования и сушки пленок фоторезистов.

6.4. Перенос изображения в системе фотошаблон – фоторезист

Основным процессом фотолитографии является фор­мирование топологии схемы пленкой фоторезиста и даль­нейший перенос изображения на подложку методами травления, электрохимической обработки и т. д. В на­стоящей главе рассматриваются основные проблемы контактного экспонирования, целью которого является высокоточное воспро­изведение пленкой фоторезиста конфигурации элементов схемы, зарождающихся в фоторезисте в процессе экспо­нирования и формирующихся при удалении облученных или необлученных участков (проявлении). При переносе изображения необходима точность расположения элемен­тов на поверхности пластины при совмещении топологи­ческих слоев схем. Кроме того, необходимо, чтобы ко­личество возникших при этих процессах дефектов в плен­ке фоторезиста было минимальным. Высокоточное вос­произведение элементов рисунка пленкой фоторезистаопределяется как максимально возможное приближение к геометрическим размерам соответствующих элементов на фотошаблоне, т. е. должно соблюдаться условие

А – В =   0,

где А – геометрические размеры элементов на фото­шаблоне, В – геометрические размеры элементов, фор­мируемых пленкой фоторезиста,  – отклонение геоме­трических размеров элементов.

Зарождение и размещение элементов схемы в пленке фоторезиста и последующее их получение при прояв­лении зависит от целого ряда факторов, из которых наи­более важное значение имеют:

• свойства фотошаблона: оптическая плотность темных и светлых участков, коэффициент преломления стекла и коэффициент отражения поверхности маскирующего слоя, геометрические размеры элементов, резкость и ров­ность края элементов;

• фототехнические, спектральные и оптические параме­тры фоторезистов: светочувствительность, контрастность, область спектрального поглощения, коэффициент пре­ломления, способность к рассеиванию света, разрешаю­щая способность;

• физико-химические свойства пленок фоторезистов: адгезия, однородность покрытия, внутренние напряже­ния, толщина покрытия, отношение к проявителю;

• свойства подложки: плоскостность, коэффициенты отражения, поглощения, преломления, диэлектрические свойства; наличие зазора в системе фотошаблон – фоторезист;

• параметры осветителей: мощность и спектральный состав излучения, параллельность светового потока;

• оптические явления в системе фотошаблон – фоторе­зист – подложка: дифракция, отражение, интерферен­ция;

• физико-химические и химические параметры прояви­теля;

• режимы операций удаления остатков проявителя и сушки после проявления;

• точность проведенного совмещения.