Реферати українською » Издательское дело и полиграфия » Комплект технологічної документації з оптичної контактної літографії


Реферат Комплект технологічної документації з оптичної контактної літографії

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Комплект технологічної документації по оптичної контактної літографії

Розробив студент:Семин У. У.

>МГОУ

Москва 2010 р.

Запровадження

>Оптическая літографія об'єднує у собі такі галузі, як оптика, механіка іфотохимия. При будь-якому типі друку погіршується різкість краю (рис. 1).Проецированиедвумерного малюнка схеми веде до зменшення крутизни краю, тому потрібен спеціальнийрезист, у якому під впливомсинусоидально модульованої інтенсивності пучка формуватиметься прямокутна маска на подальше перенесення зображеннятравлением. Якщо дві щілини розміщені деякій відстані друг від друга, тонеекспонируемий ділянку частково експонується з таких причин:

1) дифракція;

2) глибина фокусу об'єктива;

3)низкоконтрастнийрезист;

4) стоячі хвилі (відбиток від підкладки);

5) переломлення світларезисте.

Отже, завданняфотолитографии у тому, щоб забезпечити суміщення відтворити врезисте двомірний малюнокфотошаблона з точністю не більше ±15% від номінального розміру його елементів і з5%-ним допуском на необхідний нахил країв.Послойное суміщення приладових структур має здійснюватися з точністю буде не гірший ±25% від розміру мінімального елемента. Використовувані вфотолитографии джерела який експонує випромінювання бувають як точковими (лазери), і протяжними (ртутні лампи). Спектр випромінювання самих джерел лежать у з трьох основних спектральних діапазонах: Далекий СФ від 100 до 200-300 нм;

Середній СФ 300-360 нм; Близький СФ від 360-450.

Сучасні літографічні процеси в технології ППП і ІВ.

Щільність елементів в кристалі ІМС досить великий і на сьогодні істотно перевищила кордон 100000. Це досягнуто рахунок зменшення мінімального геометричного розміру, які вже становить величину порядку 1мкм. Остання обставина пов'язані з удосконаленням насамперед таких технологічних процесів як літографія,плазменное травлення і локальне окислювання.

Процеси легування, і навіть нарощування верств різних матеріалів покликані сформулювати вертикальну фізичну структуру ІМС. Необхідні форма, розміри, елементів і областей і в кожному шарі структури забезпечуються процесомфотолитографии

Розробники низки зарубіжних фірм вважають, що у технологіїСБИС на рівні успішно можна використовувати оптичну літографію (>фотолитографию). Її граничні можливості оцінюються 2мкм, хоча припускають, що доступно досягнення лініймикронной ширини. Відомо, що що дозволяє здатністьлитографического процесу може бути меншою довжини хвилі світла, використовуваного для експонування. Дляфотолитографии цю межу становить 0, 5мкм під час використання когерентного яскравого джерела світла із довжиною хвилі 200 нм якщоекспонировании. Можливості оптичної літографії визначаються більшою мірою точністю поєднання й розкидом робочих параметрів апаратури. Успішно працює апаратура, дає 2мкм прифотолитографии малим зазором на пластинах діаметром понад сто мм. Таку ж розрізнювальну здатність має рентгенівська літографія з зазором. Електроннопроменева літографія дає дозвіл 0, 4мкм, а й через високу вартість і низької продуктивності використовується тільки до виготовлення фотошаблонів і спеціальних ІВ.

Через війну вважають, що протягом найближчих років оптична літографія залишиться основним технологічним методом формування малюнків БІС. Використання когерентного світла далекому ультрафіолеті іфоторезистов, чутливих до світла із довжиною хвилі 0, 24мкм, і навіть застосування лазерних пристроїв суміщення дозволить досягти дозволу поїхав у 1мкм. У таблиці 1 наведено основні параметри, які у технології БІС літографічних процесів, але в рис. 1 показано взаємозв'язок мінімальної відстані зі вартістю технологічного процесу.

Традиційно класичним процесом є контактна фотолітографія, коли вінфотошаблон безпосередньо зтикається з напівпровідникової пластиною, на поверхню якоїнанесенфоторезист. Основним недоліком контактноїфотолитографии є обмежену кількість циклів контактування (зазвичай трохи більше 70-80) і зменшення виходу придатних по циклам. Однак сучасна рівень контактноїфотолитографии досить високий й за умов виробництва становить 3мкм. Установки з номінальними 3мкм – проектними нормами успішно застосовують виготовлення БІС з мінімальним розміром всього 2, 5мкм.

Паралельно інтенсивно реалізувався перехід від контактноїфотолитографии і літографії з зазором до проекційноїфотолитографии, де експонування здійснюється через проміжний шаблон, віддалений від пластини сталася на кілька мм, причому ми інколи з зменшенням розмірів при проектуванні.

Таблиця 1

Основні параметри літографічних процесів

Спосіблитографического процесу Мінімальна ширина лінії,мкм Помилка суміщення,мкм
Контактна фотолітографія=360-460 нм 1, 25 – 1, 5 0, 25-1, 0
>Проекционная фотолітографія=360-460 нм 0, 75-1, 0 0, 1-0, 2
Електронна літографія=50-100 нм 0, 25 0, 03
>Рентгеновская літографія=0, 1-10 нм 0, 5 0, 03-0, 05

 

>Рис. 1 Взаємозв'язок мінімальної відстані зі вартістю його реалізації різними літографічними процесами.

Сучасні системи проекційної літографії масштабу 1:1 розраховані на 1мкм топологічну проектну норму і передбачають, приміром, обробку пластин діаметром 125 мм при точності суміщення малюнків всіх шарів буде не гірший ±0, 25мкм.

>Фоторезисти.

>Фоторезисти – це світлочутливі і стійкі до агресивно яке впливає чинникам речовини, які становлять складніполимерно-мономерние системи, де під дією випромінювання протікають фотохімічні процеси. Під впливом світла такому синтетичному полімері відбувається або структурування (зшивання), або деструкція (руйнація) молекулярних ланцюгів. У першому випадкуФоторезисти називають негативними, тоді як у другому – позитивними. Сучасні позитивніФоторезисти (>ФП) – це складні ефіринафтохинондиазидовсульфокислоти іфенолформальдегидних смол. Умовно його структуру можна видати заR1-O-R2, деR1 іR2 –світлочутлива і полімерна складові частинифоторезиста відповідно, а Про - який би з'єднав їх кисень.

Критерієм застосовностіфоторезиста є її чутливість, що дозволяє спроможність населення ікислотостойкость.

Чутливістьфоторезиста – це величина, зворотна експозиції, тобто.освещенности, помноженої тимчасово. У цьому, чутливість позитивногофоторезиста – це повнота руйнації освітлених ділянок плівки. Чутливість для негативногофоторезиста ФН – навпаки, закріплення після експонування й вияву локальних ділянок плівкифоторезиста, підданих висвітлення. У обох випадках необхідно забезпечитичеткость зображення, тобто. різко окреслену межу між областямиудаленного при прояві і що залишивсяфоторезиста. Кордон поглинанняфоторезиста – 0, 28-0, 4мкм (>ультрафиолетовая область спектра випромінювання).

Роздільна здатністьфоторезиста – їх кількість ліній рівної товщини, які можна отримані (без злиття) на 1 мм поверхні пластини внаслідок процесуфотолитографии.

де L – ширина лінії вмкм. Для отримання малюнка із елементами ІВ розміром ~5-7мкм,примененнийфоторезист повинен мати R 500лин/мм. Роздільна здатністьфоторезиста залежить мінімальної товщини плівкифоторезиста, здатної витримати вплив агресивної середовища. Ставлення товщини плівки до мінімальної ширині ліній для кращих негативнихфоторезистов становить 1:2-1:3, тоді як позитивних – 1:1. Краща що дозволяє здатність позитивнихфоторезистов дозволяє використовувати їх під час виготовленняСБИС.

>Кислотостойкость – це стійкістьфоторезиста до впливутравителей з урахуванням азотної, плавикової, соляної та інших. кислот. Критеріємкислотостойкости служить величина крайового і локального роз'ятрювання. Її зазвичай оцінюють за величиною клину, що утворюється край плівки після травлення.

Важливим чинником, впливає на дозвіллитографического процесу взагалі, є контрастність зображення. Заради покращання контрастності після операції експонування до проявифоторезист сушать, ніж досягається його однорідна щільність. Крім цього, можливо застосуванняантиотражающих покриттів щоб уникнути внутрішнього відображення в плівціфоторезиста. Це виникає тому, щоотраженний потікинтерферирует з які пройшли світлом, викликаючи додаткову засвітку у місцях,защищенних непрозорими ділянкамифотошаблона. У результаті виходить так званий "ореол", викликає нерізкість і нерівність краю зображення.

Щоб завдати рівномірного шаруфоторезиста малої товщини на сильно рельєфну ступінчасту поверхню використовують багатошаровіФоторезисти, наприклад, двошарові. І тут спочатку експонують і виявляють верхній тонкий 0, 2-0, 4мкм шарфоторезиста, та був з допомогою реактивного іонного травлення переносять малюнок другого більш товстий шарфоторезиста. Використання 3-хслойной структури, наприклад,фоторезист-SiOsub>2-фоторезист, дозволяє при товщині 1, 6мкм отримувати лінії шириною 0, 4мкм.Многослойниефоторезисти можна застосовувати щодо отримання лінійсубмикронного розміру.

>Фотошаблони.

>Фотошаблон – цеплоскопараллельная пластина з прозорого матеріалу з малюнком із прозорих та непрозорих для світла ділянок, їхнім виокремленням топологію приладу, багаторазово повторене лежить на поверхні пластини.Фотошаблони може бути скляними іпленочними, металізованими і емульсійними, прямими і зворотними.Наилучшую розрізнювальну здатність дають металізованіфотошаблони з покриттям з хрому чи окису заліза – R 1000линий/мм. Найвища вимога дофотошаблонам – це висока що дозволяє здатність, велика площа робочого поля, висока контрастність, висока оптична щільність непрозорих ділянок, точність відтворення розмірів малюнка буде не гірший 0, 5мкм, точність кроку між елементами буде не гірший 0, 5мкм, стабільність Шевченкового малюнка і його розмірів у часі, стійкість доистиранию, площинність робочої поверхні.

На малюнку 2 представлена послідовність операцій виготовлення фотошаблонів різними методами. Найпростішим та порівнянодешевим способом є оптико-механічний. Спосіб включає у собі таких операцій як креслення оригіналу, його репродукування і проміжний відйом,мультиплицирование з одночасним зменшенням кількості модуля до масштабу 1:1, виготовлення робочих копійфотошаблона. Недоліком цього способу є йогомногоетапность, який визначає високутрудоемкость ще більшу тривалість процесу виготовлення. Тому оптико-механічний спосіб застосовують під час виготовлення плат ГВС та ІМС малої чи середній мірі інтеграції.

>Рис. 2 Послідовність технологічних операцій виготовлення фотошаблонів у різний спосіб.

>Високопроизводительними є способи оптичного чи електронного генерування зображення, які застосовують під час виготовлення БІС іСБИС. За характером конструктивного оформлення вони поділяються намикрофотонабор, фотомонтаж і сканування зпоелементнойразверткой.

>Микрофотонабор – це спосіб генерування зображення, коли малюнок створюють шляхом набору із окремих елементів прямокутної форми, розміри і розворот яких можуть змінюватися.Экспонируемие елементи формують з допомогою діафрагми за програмою і послідовно експонують.

Прифотомонтаже малюнок набирають зі стандартних елементів чи фрагментів і послідовно експонують.

Сканування зпоелементнойразверткой здійснюють світловим плямою, яке послідовнообегает всю робочу поверхню заготівліфотошаблона за програмою.

Генератори зображення використовують як вихідних систем машинного проектування топології фотошаблонів ІМС. Через війну отримують еталонніфотошаблониЭФШ, використовувати які у виробництві ІМС економічно недоцільно. Тому методом контактної друку з отриманогоЭФШ виготовляють необхідну кількість робочих копій, звані робочіфотошаблони, що й застосовують у технології ІМС.

Якість виготовлених фотошаблонів багато чому визначає відсоток виходу придатних ІМС, дляЭФШ застосовують100%-ий контроль якості. Це насамперед перевірка лінійних розмірів під мікроскопом зі збільшенням щонайменше500х і перевіркасовмещаемости комплекту фотошаблонів пореперним знакам.

Контактна фотолітографія.

Суть процесуфотолитографии полягає у створенні лежить на поверхні напівпровідникової (чи ізолюючої) пластини захисного рельєфу необхідної конфігурації, що включає у собі велика кількість малюнків елементів ІВ. Фотолітографія – це комплекс технологічних операцій, припускають використання групових методів оброблення і які забезпечують цим високу продуктивність процесу взагалі.

Основними складовими процесуфотолитографии, визначальними її рівень, єфоторезист,фотошаблон і конкретна схема реалізації технологічного процесу, що з технічними характеристиками використовуваного устаткування.

Дефекти під час проведення процесу контактноїфотолитографии.

Практично що дозволяє здатність процесу контактноїфотолитографии 1, 5-2мкм є гранично досяжною й більше, ніж дають теоретичні оцінки (лише на рівні 1мкм). Це викликано цілу низку явищ, супроводжуючих літографічний процес і знижують його розрізнювальну здатність. Основними дефектами контактноїфотолитографии, зокрема, є: наявність проколів в плівціфоторезиста, неоднорідність товщини плівкифоторезиста, освіту клину травлення, нерівність краю продемонстрованою плівкифоторезиста, зміна геометричних ж розмірів та наявність "ореолу" краєм зображення.

Поява проколів в плівціфоторезиста пов'язані з неякісним чи зношенимфотошаблоном, різноманітних забрудненнями, поганийсмачиваемостью поверхні пластини чи перегрівом плівкифоторезиста приекспонировании. Зазвичай, при травленні проколи переходить доокисний захисний шар і є ">паразитними" областями локальної дифузії домішок, що може спричинити дозакорачиваниюр-n переходів.

Неоднорідність за "товщиною плівкифоторезиста призводить донесплошности контакту зфотошаблоном і складнощі у доборі часу експонування.

Найчастіше зустрічається дефект – освіту клину травлення. Клин травлення виникає під час розтину вікон в захисному шарі окисла впливає на розмір дифузійної області рис. 3.

>Рис. 3.Схематическое зображення клину травлення в захисному шарі SiO2.

За наявності клину розміри дифузійної області додатково збільшуються і може визначити із наступного висловлювання

>dдиффуз =dокна +2hдиффуз(1+k/10L),

деhдиффуз – глибина дифузії. При товщині окисла 0, 7-0, 8мкм;k = 1-2мкм для негативнихфоторезистов і 0, 3-0, 4мкм для позитивних. Причини появи клину пов'язані з неправильно підібраною експозицією, поганим контактом між пластиною іфотошаблоном, недостатньою оптичної щільністю непрозорих ділянокфотошаблона,неперпендикулярним падінням світла нафотошаблон, неякісним проявомфоторезиста.

Дефекти, пов'язані з нерівністю краю плівкифоторезиста з'являються при неправильних режимах прояви й експозиції, за наявності вфоторезисте сторонніх частинок розміром 0, 3-0, 5мкм, при неякіснихфотошаблонах.

Мінімальний геометричний розмір елемента залежить від довжини хвилі випромінювання, відстані міжфотошаблоном і пластиноюz і товщинифоторезиста h, пов'язані між собою співвідношеннямbmin=3/2[(z+h/2)]1/2. Тому, за поганому контакті пластини іфотошаблона, тобто. при зазорі, виникає дифракція, що й спотворює розміри що експонується області. До спотворення геометричних розмірів малюнка можуть призвести також неправильно підібрані режими експонування й вияву.

Інтерференція який струменіє через шарфоторезиста світлового потоку та її відображення від кордону з підкладкою, і навіть розсіювання світла, створюютьнерезкую зону краєм зображення, котра вже після прояви дає "ореол", що погіршує контрастність і змінює геометричні розміри малюнка. Для ослаблення цього ефекту застосовуютьантиотражающие покриття, наприклад, плівки окису хрому, які в облогу беруть на поверхню пластини перед нанесеннямфоторезиста.

У результаті контактна фотолітографія під час вирішення завдання підвищення роздільної здатності і досягнення граничною точності стикається з суттєвими обмеженнями:

- неминучість механічних ушкодженьфотошаблона і підкладки за хорошого контакту;

- вдавлювання порошин вфоторезист і прилипання його до шаблоном за хорошого контакту;

- будь-які непрозорі для СФ - випромінювання частки між пластиною іфотошаблоном є причинами появи дефектів;

- оскільки щільний контакт між пластиною іфотошаблоном неможливий, повітряні зазори призводить до появи дифракційних ефектів і збільшення розмірів зображення;

- точність суміщення при контактноїфотолитографии піддається суттєвому зниженню через проблеми фіксації переходу від становища "зазор" у безвихідь "контакт".

>Бесконтактная фотолітографія.

>Бесконтактная фотолітографія реалізується у двох засобах: фотолітографія намикрозазоре іпроекционная фотолітографія.

Фотолітографія намикрозазоре (>фотошаблон і пластина знанесеннимфоторезистом відстоять друг від друга з відривом 10-30мкм) використовує так званий множинний джерело випромінювання, коли СФ - промені падають похило під однаковими кутами до оптичної осі системи експонування.Наклон променів усуває чи зводить до мінімуму дифракційні явища за прозорими ділянкамифотошаблона, покращує рівномірність опромінення. Через війну досягається висока що дозволяє здатність, наприклад, при товщині плівкифоторезиста 1, 8мкм можна отримати роботу лінійний розмір 2мкм при зазорі 10мкм і менше 3, 5мкм при зазорі 30мкм.Бесконтактная система експонування дозволяє знизити час експонування до 2-3 з, збільшити термін їхньої служби фотошаблонів.

>Проекционная фотолітографія дозволяє проектувати зображенняфотошаблона на підкладку і здійснювати суміщення у спостереженнях малюнкафотошаблона і пластини одноплощинно. Це виключає проблему глибини різкості і точної установки зазору між

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Схожі реферати:

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація