1. Фотолитографический процесс изготовления планарных структур.

Не думаю.

Фотолитография (ФЛ) — совокупность фото- и физико-химических процессов, применяющихся для получения необходимых размеров и конфигураций компонентов микроэлектронных элементов и устройств.

Негативными резистами называются композиции, пленки кото­рых в местах воздействия актиничного излучения теряют раствори­мость, в результате чего при последующей обработке соответствую­щим растворителем (проявлении) с поверхности подложки удаля­ются только необлученные участки резиста.

Позитивными резистами называются композиции, пленки кото­рых в местах воздействия актиничного излучения изменяют свою растворимость таким образом, что при последующей обработке их соответствующим растворителем с поверхности подложки удаля­ются только облученные участки резиста.

Фоторезист — это многокомпонентный материал, состоящий из полимерной основы и различных добавок, обеспечивающих в пер­вую очередь повышение светочувствительности, а также такие свойства, как кислотостойкость, вязкость, смачивание и др.

Процесс ФЛ состоит из ряда операций, сущность, назначение и последовательность которых являются, за редким исключением, общими для любого производства, где он применяется. На рис. 9.6 изображена схема типового фотолитографического процесса.

Из материала, нанесенного на подложку, формируется рельеф маски заданной конфигурации путем стравливания засвеченных позитивных или незасвеченных негативных участков фотоэмульсии. Затем обрабатываются незащищенные фоторезистом участки подложки. Вид обработки зависит от назначения процесса ФЛ. Это чаще всего химическое, ионно-плазменное и плазмохимическое травление материала подложки или нанесенного на него слоя. На заключительной стадии процесса, как правило, производится удаление использованной фоторезистивной маски, причем, если при наращивании материал осаждался на фоторезистивный слой, то вместе с последним удаляется и ненужная часть осажденного материала.

П одготовка поверхности подложек предшествует операции нанесения фоторезиста и служит для обеспечения качества фоторезистивного покрытия и его адгезии к подложке. Для подготовки поверхности подложки используют обезжиривание, физико-химическую или плазмохимическую обработку. Растворитель выбирают исходя из требования максимальной степени очистки при минимальном воздействии растворителя на микрорельеф материала подложки.

Формирование фоторезистивного слоя на поверхности подложки— одна из основных операций фотолитографического процесса. Условиями и методами проведения этой операции определяется большинство из названных выше требований, предъявляемых к фоторезистам.

Основные технологические методы нанесения фоторезистов на поверхность подложек: погружение, центрифугирование и распыление (пульверизация). На рис. 9.7 показаны схемы установок для нанесения фоторезиста различными методами.

Другие методы нанесения фоторезистов — распыление пульве­ризацией, электростатическое нанесение, погружение, полив — применяются не столь широко, но имеют свои особенности.

Распылением (рис. 9.7,6) получают широкий интервал толщины слоев, при­чем подложка может иметь неплоскую поверхность.

При электростатическом нанесении (рис. 9.7,в) фоторезист диспергируется либо с помощью форсунки, либо само электрическое поле дробит жидкость на мелкие капли диаметром примерно 10 мкм. Заряженные капли ускоряются по­лем и осаждаются на подложку. Электростатическое нанесение осуществить сложнее, чем простое распыление, поскольку приходится дополнительно учи­тывать электрические свойства резистов — удельное сопротивление и диэлектри­ческие потери. Основной проблемой является устранение пыли, притяги­ваемой электростатическим полем.

При методе погружения фоторезист накачивается в ванну с подложками (рис. 9.7,г), а затем вытекает оттуда с регулируемой скоростью. Метод погру­жения, широко используемый в производстве печатных плат, не применяется в технологии ИМС из-за неравномерности слоя по толщине (клинообразность) и неизбежности покрытия фоторезистом обеих сторон подложки, что приводит к ряду технологических трудностей в процессе фотолитографии.

Д ля нанесения резиста применяется также валковый метод. Схема установ­ки показана на рис. 9.7Д Этот метод обеспечивает равномерность толщины слоя в пределах +5 % и пригоден для нанесения резиста на подложки любого типа, однако используется, главным образом, для изготовления печатных плат.

Основные требования, предъявляемые к методам нанесения фоторезиста: минимальная плотность дефектов в слое, высокая производительность, возможность автоматизации процесса.

Сушка является операцией, завершающей формирование слоя фоторезиста. Она проводится в два этапа: низкотемпературная выдержка нанесенного слоя и высокотемпературная. В процессе низкотемпературной выдержки (10...15 мин) происходит посте­пенное удаление растворителя и ориентированная укладка макро­молекул полимера. Последняя является обязательным условием адгезии слоя к подложке.

Высокотемпературная сушка пленки приводит к интенсивному испарению растворителя и переходу макромолекул полимера в устойчивое состояние. Этот процесс релаксационный и требует некоторого времени.

Нагрев подложек для сушки фоторезиста осуществляется в сушильных камерах, обогреваемых горячим воздухом, ИК-излучением или СВЧ-энергией. При этом основным требованием является равномерность температуры по подложке и партии подложек.

Экспонирование резистов — первое связующее звено в общей последовательности операций литографической обработки плас­тин, которая завершается созданием вытравленной структуры.

Контактный метод экспонирования (рис. 9.16,6), при котором ФШ находится в контакте с фоторезистивным слоем в процессе экспонирования, широко применяется в серийном производстве ИМС. Перед экспонированием проекция рисунка ФШ должна быть совмещена с рабочим полем подложки создаваемой ИМС. В связи с этими недостат­ками "контактного метода широко начали применять проекционное экспонирование (рис. 9.17,6).

Изображение ФШ проецируется на подложку с фоторезистом через специальный объектив с высокой разрешающей способ­ностью. Операция совмещения проводится через тот же объектив (рис. 9.17,а).

П рименение проекционного метода экспонирования не только устраняет недостатки контактного метода, но и дает ряд допол­нительных преимуществ: повышение срока службы .ФШ ввиду от­сутствия контакта с подложкой; возможность применения ФШ с масштабом, превышающим 1:1 (например, 10:1 и 5:1). При­менение таких масштабов заметно увеличивает разрешающую способность процесса, хотя и снижает его производительность.

Проявление негативных резистов представляет собой процесс удаления в органических растворителях (толуоле, трихлорэтилене и др.) экспонированных (необлученных) участков резиста.

Проявление позитивных резистов осуществляется в раствори­телях, удаляющих резист с облученных участков и не оказываю­щих существенного воздействия на необлученные участки мате­риала. Для проявления позитивных резистов используются растворы неорганических и органических оснований, например 5,5%-ный раствор едкого кали или 2%-ный раствор тринатрийфосфата. С целью регулирования скоростей растворения в проявитель добавляют вещества, замедляющие процесс проявления. Такой проявитель называют буферным. Важной характеристикой про­явителей является величина рН раствора.

Часто удается добиться точной передачи размеров на стадии проявленного рельефа фоторезиста, но при травлении возникает значительное растравливание и качество процесса в целом ухудшается. Растравливание и увеличение размеров наблюдаются на фосфоросиликатном стекле. Травление пленок алюминия характеризуется заметно худшей воспроизводимостью, чем травление оксида на кремнии. .

Качество травления можно улучшить, повышая температуру второй сушки резиста, но при этом приходится учитывать возможное оплавление резиста по краю изображения, в результате чего мелкие элементы не вытравливаются. Решать проблему качества травления следует, подбирая оптимальное сочетание типов фоторезиста, травителя и подложки. Особенно сильно качество травления зависит от характеристик нижележащих слоев подложки, а поскольку эти характеристики связаны с другими технологическими процессами, то и от степени отработанности технологии.

Наиболее отрицательно сказываются на качестве травления колебания свойств подложек и отклонения режимов технологических операций окисления, диффузии и отмывки, причем брак после травления неисправим.