II. Особенности проекционной фотолитографии

При проекционной литографии изображение с фотошаблона переносится (проецируется) на полупроводниковую подложку с помощью оптических систем - проекционных объективов. Разрешающая способность проекционной фотолитографии 0,6 - 0,8 мкм.

Метод проекционной фотолитографии имеет несколько вариантов, которые отличаются масштабами переноса изображения и способами заполнения рабочего поля подложки.

Так, при масштабе 1:1 изображение с фотошаблона переносится с помощью проекционной системы на подложку без изменения размеров элементов.

Экспонирование может осуществляться сразу всего рабочего поля подложки или последовательным его сканированием.

При проекционной фотолитографии с уменьшением масштаба (обычно 10:1 или 5:1) единичное изображение переносится с фотошаблона на рабочее поле подложки последовательной мультипликацией.

При проекционной фотолитографии, как и при контактной, необходимо точно совмещать фотошаблон с подложкой, для чего служат специальные фигуры – метки совмещения.

Оптические эффекты при фотолитографии

При переносе изображения с фотошаблона на слой фоторезиста дифракция на краях маски фотошаблона вызывает искажение элементов рисунка, формируемого на слое фоторезиста. Известно, что свет, обладая волновой природой, претерпевает дифракционное перераспределение на освещаемом объекте. При этом следует учитывать, что между фотошаблоном и подложкой даже при контакте всегда имеется некоторый зазор, обусловленный их взаимной неплоскостностью.

Необходимо также принимать в расчет толщину слоя фоторезиста, так как при воспроизведении элементов малых размеров она становится соизмерима с ними.

Описание лабораторной установки

Для изучения фотолитографического процесса используется следующее оборудование и материалы:

1. Набор химических реактивов и растворителей, расположенных на специальной стойке в лаборатории:

- в работе используется промышленный позитивный фоторезист (конкретная марка фоторезиста уточняется у преподавателя);

- в качестве проявителя используется 1% раствор щелочи (NaOH или KOH);

- в качестве травителя технологического слоя в случае меди используется азотная кислота (HNO₃), а в случае алюминия – раствор щелочи (NaOH или KOH);

- полимерную пленку отработанного фоторезиста удаляют в концентрированной азотной кислоте.

2. Стандартный набор лабораторной посуды для отмывки подложек и проведения хим. обработки подложек.

3. Установка нанесения фоторезиста методом центрифугирования.

4. Установка экспонирования.

5. Набор сменных фотошаблонов (масок).

6. Оптический микроскоп.

7. Секундомер.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение следующих терминов: литография, чувствительный слой, фотолитография, светочувствительный слой, технологический слой, контактная фотолитография, проекционная фотолитография, фотошаблон.

2. Что позволяют литографические процессы в рамках планарно-эпитаксиальной технологии

3. Перечислите основные достоинства литографических процессов.

4. Предложите классификационный признак (признаки) и классифицируйте литографические процессы, согласно этих классификационных признаков.

5. Объясните основные функции, выполняемые фоторезистом.

6. Поясните разницу между позитивным и негативным фоторезистом.

7. Что такое сухой пленочный фоторезист?

8. Охарактеризуйте технологическую операцию нанесения слоя фоторезиста (назначение, возможности, виды технической реализации, преимущества и недостатки различных видов нанесения жидких (аэрозольных) фоторезистов).

9. Охарактеризуйте технологическую операцию сушки фоторезистивного слоя (назначение, возможности, виды технической реализации, преимущества и недостатки различных видов сушки). Что такое задубливание?

10. Охарактеризуйте технологическую операцию совмещения и экспонирования в цикле литографической обработки поверхности подложек (назначение, возможности, виды технической реализации).

11. Охарактеризуйте технологическую операцию проявления слоя фоторезиста (назначение, возможности, виды технической реализации).

12. Охарактеризуйте химизм и механизм технологической операции проявления негативного фоторезиста.

13. Охарактеризуйте химизм и механизм технологической операции проявления позитивного фоторезиста.

14. Охарактеризуйте технологическую операцию удаления резистивной маски (назначение, цель, возможности, виды технической реализации).

15. Охарактеризуйте основные причины и виды брака при реализации литографического процесса.

Задание

Изучить лабораторную установку (принципиальную и вакуумную схему установки, а также порядок включения/выключения)

Изучить технологию проведения фотолитографических процессов.

Првести фотолитографический процесс и проконтролировать качество защитной полимерной маски.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схема установки.

3. Технологический режим процесса.

4. Анализ полученных результатов и связь их с технологическими параметрами процесса.

Список рекомендуемой литературы

Моро У. Микролитография: принципы, методы, материалы: В 2 ч. М.: Мир, 1990.

Уайт В. Технология чистых помещений. М.: Клинрум, 2002.

Валиев К. А. Физика субмикронной литографии. М.: Наука, 1990.

Мокеев О.К., Романов А.С. Химическая обработка и фотолитография. - М.: Высшая школа, 1985

Технология тонких пленок (справочник). Т.1 и 2. Под ред. Майссела Л., Глэнга Р., пер с англ., 1977.