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


Реферат Комплект технологічної документації з оптичної контактної літографії

пластиною іфотошаблоном. При проекційноїфотолитографии зменшується тривалість процесу поєднання й збільшується точність суміщення. Роздільна здатність проекційноїфотолитографии вище, оскільки виключається дифракція випромінювання в зазорі. Метод добре піддається автоматизації.

>Рентгеновская літографія.

Основу методу рентгенівської літографії становить взаємодія рентгенівського випромінювання зрентгенорезистами, що веде до зміни їх властивостей у бік зниження або збільшення стійкості допроявителям.

>Рентгеновское випромінювання отримують шляхом бомбардування мішені потоком прискорених електронів.Рентгеновское випромінювання буває "біле", як наслідок взаємодії потоку електронів з електронами зовнішніх оболонок атомів матеріалу мішені, і "характеристична" взаємодія пучка електронів з внутрішніми оболонками атома і їх у зовнішні чи видалення з атома. Ці переходи супроводжуються рентгенівським випромінюванням. Оскільки кінетична енергія електронів внутрішніх оболонок атомів мішені значно більше зовнішніх, то довжина хвилі характеристичного випромінювання набагато меншою білого. Для рентгенівської літографії використовують рентгенівське випромінювання із довжиною хвилі 0, 4-0, 8 нм, наприклад,PdLa(=0, 437 нм),MoLa(=0, 541 нм),AlKa(=0, 834 нм).

>Рентгенорезисти, як іФоторезисти, діляться на позитивні й негативні. Під впливом рентгенівського випромінювання перші руйнуються, а другі зшивають свої молекулярні структури.Рентгеновское випромінювання вибиває електрони з внутрішніх оболонок атоміврентгенорезиста, і звільнені електрони взаємодіють із полімерної основоюрентгенорезиста. Позитивні й негативніРентгенорезисти мають однакову розрізнювальну здатність. Найвища вимога дорентгенорезистам – це чутливість до випромінюванню, контрастність, висока що дозволяє здатність, стійкість при травленні. Високої стабільністю і стійкістю до впливу кислот має позитивнийрентгенорезист з урахуваннямполиметилметакрилата, що й отримав найбільше застосування.

Як шаблонів в рентгенівської літографії використовують тонкі кремнієві структури, прозорі для рентгенівського випромінювання, та на малюнку покриття з важких металів, наприклад, золота, яке пропускає рентгенівські промені.

На рис. 4 представлена спрощена схема установки рентгенівської літографії. Порядок технологічних операцій рентгенівської літографії хоча б, що у оптичної літографії.Рентгенорезист також завдають методом центрифугування, проте товщина його менше, ніжфоторезиста, і як 0, 1-0, 5мкм.Проецируют зображенняфотошаблона на пластину з зазором 3-10мкм.

>Рис. 4 Схема установки для рентгенівської літографії.

Виявляютьрентгенорезист в суміші, що містить 40%метизобутиловогокетона і 60%изопропилового спирту.

Основною перевагою рентгенівської літографії є висока що дозволяє здатність.Дифракционние ефекти, що перешкоджають використанню видимого і навіть короткохвильового СФ - світла, є перешкодою на шляху рентгенівських променів, довжина хвилі яких менше 1 нм. Системи рентгенівської літографії працює близько як і системи оптичної літографії. Проте істотним недоліком є їхньою мала продуктивність, високу вартість і невисока чутливістьрентгенорезиста. Для компенсації останнього необхідно отримання рентгенівських променів із високим енергією. Проблемою є йбольшая(1000 об./хв) швидкість обертання мішені – масивного металевого диска, на крайку якогонанесен матеріал мішені. Високі швидкості обертання диска необхідні охолодження матеріалу мішені, однак через виникає вібрації в конструкції системи, знижується точність суміщення малюнка ІМС.

Електроннопроменева літографія.

>Электронно-лучевим методом можна легко отримувати лінії шириною 0, 25мкм. Можливості електронно-променевих систем дуже високі: точність суміщення 0, 03мкм, мінімальний розмір – 1мкм. На відміну з інших методів літографії електронно-променевої метод не вимагає масок чи шаблонів, дозволяє швидко перебудовувати виробництво без істотних капітальних видатків, бо треба виготовлятифотошаблони, а зміни у топологію ІМС можна вносити шляхом зміни програми управління від ЕОМ.Электронно-лучевой метод містить менше технологічних операцій, що знижуєтрудоемкость процесу взагалі, проте,трудоемкость деяких операцій висока. На приклад, час, затрачуване на експонування однієї пластини 100 мм діаметром, становитьпорядка10-15 хв.

>Электронно-лучевое експонування виконується в вакуумних установках й грунтується нанетермическом взаємодії прискорених електронів зелектронорезистом. Як останнього використовують різноманітні полімерні матеріали, зокрема іФоторезисти. Перевагу віддається спеціальнимелектронорезистам, нечутливим до видимому і СФ - випромінюванням.Электронорезист також має мати низька тиск власних парів і повинен утворювати хімічних сполук, забруднюючих вакуумну камеру установки.

>Электронорезисти поділяють на позитивні й негативні залежно від цього розриває потік падаючих електронів хімічні зв'язку у структурі чи, навпаки, зміцнює (структурує) молекулиелектронорезиста. У в кожному конкретному полімері переважає той інший ефект. Ступінь структурування і деструкції позитивнихелетронорезистов прямо пропорційна дозі опромінення, тобто. величині заряду електронів на одиницю виміру площі. Структурні проблеми велектронорезисте відбудуться повністю, якщо довжина вільного пробігу електронів буде більше товщини шаруелектронорезиста.

Установки електронно-променевої літографії забезпечуютьускоряющее напруга порядку104В, що він відповідає довжині хвилі 50-100 нм. Чим більшийускоряющее напруга, тим менше довжина хвилі і від мінімальний розмір елемента. Технічно вважають за можливе отримання потоку електронів із довжиною хвилі менш 0, 1 нм, тобто. можлива що дозволяє здатність, близька до 10-4мкм.

Використовують два методу електронно-променевої літографії:сканирующую і проекційну літографію.

>Сканирующая електронно-променеве літографія – це обробка сфальцьованим одиничним пучком поверхні пластини, покритоюелектронорезистом. Для експонування у разі застосовують растрові електронні мікроскопи (РЕМ) чиелектронно-лучевие прискорювачі (>ЭЛУ). РЕМ дає змогу отримувати лінії малюнка шириною 0, 1мкм. При управлінні променем від ЕОМ застосовуютьвекторное сканування. І тут електронний промінь сканує лише запрограмований ділянку,виключаясь у місцях переходу від однієї елемента до іншого. Для збільшення площі експонування поруч із переміщенням променя здійснюють керовану від ЕОМ переміщення столика, у якому розташована пластина зелектронорезистом. Поєднання топологічних шарів ІМС виконується автоматично з допомогою реперних міток, позначаючись яких з відхиленням, електронний промінь дає сигнал ЕОМ пронесовмещении, внаслідок ЕОМ змінює становище пучка. Точність суміщення становить ±0, 5мкм.

>Проекционная електронно-променеве літографія – це електронна проекція всього зображення, у яких наелектронорезист передається одночасно весь малюнокфотошаблона. Як останнього використовуютьтрехслойний катод, який виконує роль шаблону і водночас є джерелом електронів. Малюнок шаблону масштабу М 1:1 виконують на шарі діоксиду титану, який непрозорий для СФ - випромінювання.Поверх малюнка завдають плівку паладію, що має високимифотоемиссионними властивостями.Фотокатод із боку основи, виконаною з кварцу, опромінюють СФ - випромінюванням. Ділянки поверхні, покритіпленкой паладію, під впливом СФ - випромінювання емітують електрони, які прискорюючись в електричному полі з допомогою котра фокусує системи, проектують зображення без спотворення.Отклоняющая система установки дозволяє зміщувати зображення і тим самим, проводити суміщення з точністю ±0, 25мкм.

>Проекционний метод має хороше дозвіл, що дозволяє отримувати лінії шириною 1мкм, велику до ±50мкм глибину різкості. Продуктивність методу порівняти зфотолитографией.

До вад методу можна віднести складність виготовленняфотокатодов і складність під'єднання детекторів для суміщення.

Опис технологічного процесу

Шановний викладач курсоваскачена з Інтернету і студентом навіть прочитане

Процес контактноїфотолитографии складається з низки пунктів представлених малюнку 5.

підготовка поверхні вихідної підкладки;

нанесення на підкладку шаруфоторезиста;

перша сушінняфоторезиста —пленкообразование;

суміщення малюнкафотошаблона та на малюнку на вихідної підкладці (якщо процесфотолитографии повторюється зі зміною;фотошаблона);

експонуванняфоторезиста контактним способом;

проявфоторезиста;

друга сушінняфоторезиста — полімеризація;

контроль рельєфу малюнка в плівціфоторезиста;

травлення підкладки;

зняття плівкифоторезиста із поверхні підкладки;

контроль рельєфу малюнка в підкладці.

1. Починаємо процес з очищення поверхні пластин від забруднень здатних проводити структуруфоторезиста:

молекулярні забруднення – органічні (олії, жири, залишкифоторезиста, розчинників та інших.), механічні (пил, абразивні частки, ворсинки) і плівки хімічних сполук (окисли, сульфіди,нитриди та інших.);

іонні забруднення – солі, основи, а кислоти із залишків травильних розчинів, хімічно пов'язані з поверхнею пластини;

атомарні забруднення – атоми важких металів,Ag,Cu, Fe, осілі на поверхню пластини з хімічних реактивів якмикрозародишей.Химическую очищення від забруднень здійснюють шляхом обробки органічних розчинниках, кислотах ідеионизованной воді. Альтернативою органічнимрастворителям єперекисно-аммиачние суміші, перекис водню окисляє органічні забруднення і переводить в розчинне стан. Якість такий відмивання вище ще й оскільки водні розчини аміаку здатні докомплексообразованию з іонами міді, срібла та інших.

Процес відмивання напівпровідникових пластиндеионизованной водою ведемо, в апаратіOSTECADT 976 постійно вимірюючи електричне опір води. В міру зниження концентрації домішок опір води поступово підвищується. При встановленні постійного опору води процес відмивання вважаємо закінченим.

1.1 Якість відмивання визначаємо в темному полі мікроскопа NikonEclipseL200А зі збільшенням в300х за кількістю світних точок.

2. Нанесенняфоторезиста

Найбільшого поширення набула одержало центрифугування, яка дозволила використовувати нескладні устрою з центрифугою. Товщина плівкифоторезиста залежить від в'язкості, часу нанесення, швидкості обертання центрифуги, температури і вологості середовища.Пленкафоторезиста мусить бутиравномерна (буде не гірший ±10%) за "товщиною плюс хорошу адгезію до підкладці. Останнього домагаються шляхом попередньогоотжига пластин що за різних температурах залежно від матеріалу покриття: SiO2 -900-10000С у атмосфері кисню,примесносиликатное скло –5000С у атмосфері кисню,Al – відпал в аргоні при3000С.

Застосування пульверизації для нанесенняфоторезиста дозволяє автоматизувати процес, проте пов'язані з великим витратою матеріалу і більше складним контролювати завтовшки покриття. Метод занурення застосовують рідко, оскільки, попри простоту і можливість ручного виконання не дає відтворювальних результатів.

Після очищення наносимо на пластину шар позитивногофоторезистафп - 383 завтовшки 1.0мкм. відфільтрованого і розведеного до ступеня в'язкості (6.0cCm). Нанесенняфоторезиста виробляємо методом центрифугування в апаратіOSTECEVG®101, наносимо 6-10 крапельфоторезиста до центру пластини і розподіляємо поверхнею при швидкості обертання центрифуги 3800 об./хв за тридцяти сік.

3. Перша сушіння

Призначення першої сушінняфоторезиста полягає у видаленні розчинника, ущільнення і зменшення внутрішніх напруг у плівці, що покращує адгезіюфоторезиста до підкладці. Використовують три методу сушіння:конвективная,ИК-сушка – нагрівання від лампи чи спіралі, і НВЧ - сушіння – нагрівання рахунок поглинання енергії НВЧ - поля. Останні два методупредпочтительни, оскільки здійснюють нагрівання від підкладки і тим самим, забезпечують повне видалення розчинника.

Після опрацювання на центрифузіфоторезист сушимо: щодо тари за нормальної температури 20оС протягом 20 хв; в сушильній шафіSawatec HP 150 за нормальної температури 97оС за тридцяти хв; щодо тари за нормальної температури 20оС протягом 35 хв.

4. Поєднання пластини зфотошаблоном.

У процесі виготовлення кристала ІМС фотолітографія повторюється багаторазово, і потрібно щоразу здійснювати суміщення малюнків топології кристала ІМС. Для суміщення використовують складні оптико-механічні комплекси, дозволяють здійснювати суміщення візуально, вручну, і автоматично. У першому випадку спочатку проводять суміщення рядків і шпальт (зване грубо суміщення), та був точне суміщення пореперним знакам з точністю не більше 1мкм. Автоматизований спосіб суміщення забезпечує точність суміщення до 0, 1мкм.Оптическая система забезпечує огляд зі збільшенням40-80х і точне суміщення при100-400х

>Топологию проведених раніше процесів зфотомаской сполучаємо через мікроскоп в апаратіOSTECEVG620

5.Экспонирование

Як джерела випромінювання використовують ртутні лампи які характеризуються високої інтенсивністю випромінювання,параллельностью світлового пучка та її рівномірністю. Час експонування підбирають експериментально і звичайно не більше 15-20 з.

Опроміненняфоторезиста світлом довгою хвилі 400 нм. виробляємо у тому апараті як і суміщенняOSTECEVG620

6. Прояв

Характер й умови проявифоторезиста залежить від види і умов попередньої сушіння і експонування. Прояв позитивнихфоторезистов пов'язані з видаленнямоблученних ділянок при обробці у водних лужних розчинах 0, 3-0, 5%KOH чи 1-2% розчинітринатрийфосфата. Прояв негативнихфоторезистов – просте розчиненнянеоблученних ділянок в органічних розчинниках (толуолу,диоксан та інших.). Особливістю прояви позитивнихфоторезистов проти негативними є набряканнянеоблученних ділянок. Тому мають велику роздільну спроможність населення і меншу залежність її від товщини плівкифоторезиста.

Після експонування видаляємо не опромінені ділянкифоторезиста проявникомУПФ-1Б, виробляємо видалення у тому апараті як і нанесенняOSTECEVG®101, за тридцяти секунд за нормальної температури 20оС і 1000 об./хв.

7.Полимеризация

Щоб надати стійкостіфоторезиста до наступному впливу агресивних середовищ проводять другу сушіння (зване термічне структурування). У цьому температуру збільшують плавно і через 10-20 хв.

>Полимеризациюфоторезиста проводимо в сушильній шафіSawatec HP 150 за нормальної температури 130оС протягом30мин.

8. Після прояви й полімеризаціїфоторезиста проводимо 100% контрольфотомаски за величиною елементів в3-4-х точках зі збільшенням400х. мікроскопом NikonEclipseL200А.

9.Травление є завершальній стадією формування малюнка елементів ІМС. У цьому має бути забезпечене мінімальне спотворення геометричних розмірів, повне видалення матеріалу у тих ділянках, незащищеннихфоторезистом, висока селективність впливутравителя. Поїздитравителей на характерні верстви структур ІМС: SiO2 іпримесносиликатние скла –HF:NH4F:H2O=1:3:7;Si3N4 –H3PO4 в суміші з P2O5;Al –H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O=15:7:3:1.

10. Зняття плівкифоторезиста

>Заключительной операцією процесуфотолитографии є видаленняфоторезиста, тобто. тієїфотомаски, яка виконала своє завдання із формування малюнка ІМС. І тому можливо 3 способу: хімічна деструкція – руйнаціяфоторезиста в сірчаної кислоті чи сумішіH2SOsub>4:H2O2=3:1; видалення в органічних розчинниках – ацетон,диметилформамид та інших.;плазмохимическая деструкція – обробка в низькотемпературної ВЧ кисневою плазмі при тиску 102-103Па.Плазмохимическое травлення (>ПХТ) має значні переваги як процес більш продуктивний, ефективніший, дешевий і споживач, піддаючись автоматизації.

Для видалення староїфотомаски, зфоторезистаФП-383, користуємося апаратOSTECEVG®101, ісмивателемСПР-01Ф, видалення виробляємо протягом 3 хвилин і 1000 об./хв. після чого промиваємо дистильованої водою і сушимо в центрифузі апарату.

11. після видаленняфотомаски проводимо контроль якості отриманого рельєфу малюнка в підкладці мікроскопом NikonEclipseL200А зі збільшенням400х.

Вибір і опис технологічного устаткування

Зовнішній вид установки відмивання і сушінняOSTECADT 976 представлений рис. 6 а, принципова схема рис. 6 б. Установка послідовно здійснюєструйную обробку пластиндеионизованной водою і сушіння гарячим азотом за одночасногоцентрифугировании.

Блок відмивання і сушіння виконаний у вигляді циліндричною камери 11, через дно якої запроваджено вал центрифуги 14. Прихід обертання центрифуги 10 містить електродвигун постійного струму із регульованим числом оборотів. На валу центрифуги закріплені власники для8и пластин. Камера закривається згори кришкою 8, що у робочому стані притискається до торця камери через прокладку 7 з допомогою вакуумної сорочки 6. У центрі установки закріплено патрубок 9 зфорсунками, якими подається вода дляструйной обробітку грунту і азот для сушіння. Подача води та азоту управляється послідовним включенням електромагнітних клапанів 3, в магістралі подачі азоту встановлено електричний підігрівник 4. У дні камери виконано дренажне отвір 13, збоку розташований патрубок для з'єднання з витяжною вентиляцією 12.Патрубок 1деионизированная вода патрубок 2 азот патрубок 5 вакуум

Установка поєднання й експонуванняOSTECEVG620 представлена на рис 7, вона з модуля попереднього позиціонування рис 8, маніпулятора рис. 9,калибратора рис 10, блоку експонування рис 11.

Модуль попереднього позиціонування рис 8 складається з блоку попереднього позиціонування a, транспортера b і маніпулятора з. Механізм позиціонування підкладок a виконаний у вигляді столика 2 з вакуумним затиском, навколо

Схожі реферати:

Навігація