Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Июня 2015 в 11:29, реферат
Термин литография (от греческого lithos — камень, grapho — пишу) первоначально служил для обозначения способа печати, в котором в качестве печатной формы использовался шлифованный известняк. На его гидрофильную (смачиваемую водой) поверхность при помощи жирового карандаша вручную наносили рисунок. Олеофильные места изображения смачивались гидрофобной печатной краской, в то время как свободная поверхность известняка, увлажненная водой, печатную краску не воспринимала. Печатная краска с литографического камня (первой формы плоской печати) с помощью прижима переносилась на бумагу. Перед каждым нанесением краски поверхность известняка снова смачивали водой.
Достоинства пульверизации состоят в следующем:
Недостатки метода:
При электростатическом нанесе
Рисунок 1.12 – Электростатическое нанесение фоторезиста: 1—форсунка подачи резиста; 2—кольцо для зарядки резиста; 3— подложка; 4— заземленный пьедестал.
Заряженные капли ускоряются полем и осаждаются на подложку. Электростатическое нанесение осуществить сложнее, чем простое распыление, поскольку приходится дополнительно учитывать электрические свойства резиста: удельное сопротивление и диэлектрические потери. Основной трудностью при нанесении резиста распылением является устранение пыли и других загрязнений, притягиваемых электростатическим полем или струей воздуха.
Достоинства метода:
Недостатки:
В последнее время особое внимание уделяется нанесению резистов поливом или окунанием (рисунок 1.13).
Рисунок 1.13 –Нанесение фоторезиста окунанием: 1— подложка; 2— фильтрованный сжатый воздух; 3— емкость для сбора резиста;
Разрабатываются специальные ф
Достоинства:
Недостатки:
Используется для нанесения резиста и валковый метод (рисунок 1.14).
Рисунок 1.14- Нанесение фоторезиста валками:
1— подложка; 2— ведущий ролик; 3— подача резиста; 20— ролик нанесения
Установка конвейерного типа обеспечивает равномерность толщины слоя в пределах ±5% и пригодна для нанесения резиста на подложки любого типа: от печатных плат до кремниевых пластин.
Достоинства:
Недостатки:
Сушка является операцией, завершающей формирование слоя ФР, и выполняется после его нанесения. Она проходит в два этапа:
В процессе сушки удаляется растворитель, и в пленке ФР происходит сложный релаксационный процесс плотной упаковки молекул, уменьшающий внутренние напряжения и увеличивающий адгезию фотослоя к подложке. Растворитель при сушке необходимо удалять полностью, так как он экранирует фоточувствительные части молекул при экспонировании. Удаление растворителя проходит в две стадии:
Если испарение преобладает над диффузией, поверхностный слой ФР уплотняется раньше внутреннего слоя и препятствует удалению растворителя изнутри. При этом возникают внутренние напряжения, ослабляющие слой и приводящие к его разрывам. Для более равномерного высыхания фоторезист приготавливают на смесях растворителей с различными скоростями испарения. Сушку рекомендуют проводить в инертной атмосфере, так как на воздухе возможно окисление молекул ФР.
Основными параметрами процесса сушки являются температура и время, которые в значительной степени влияют на такие важные показатели ФР, как время его экспонирования и точность передачи размеров элементов после проявления. При низких температурах адгезия фотослоя к подложке плохая, преобладает сцепление между собственными молекулами полимера (когезия). Этим объясняется отслаивание фотослоя при проявлении, кроме этого, возможно неполное удаление растворителя. Слишком быстрая сушка может привести к возникновению механических напряжений в пленке. При больших температурах в ФР идет термополимеризация (при 140-200 °С) и другие процессы. Так, в слое позитивного ФР при температурах выше критических, протекают те же необратимые явления, что и при экспонировании. Качество проведения сушки влияет на все остальные операции ФЛ.
Большое значение при сушке имеет механизм подвода теплоты.
Существуют три метода сушки:
Конвективная сушка выполняется в термостатах. Образующаяся на поверхности уплотненная часть слоя препятствует равномерной и полной сушке. Для равномерного испарения растворителя и снижения внутренних механических напряжений в фотослое сушку выполняют в два этапа: 15-20 мин. при 18-20 °С, 30-60 мин. при 90-120 °С. Недостаток метода— низкое качество ФР-слоя.
ИК-сушка отличается равномерным удалением растворителя по толщине слоя резиста, поскольку источником теплоты является сама подложка. (ИК-излучение сначала достигает границы раздела подложка - резист и, отразившись от подложки, сильнее нагревает нижние прилегающие к подложке слои ФР). Возникает такой температурный градиент по толщине резиста, при котором наиболее холодной частью покрытия будет поверхность, а самой горячей — нижние слои, в которых испарение растворителей почти завершено. Следовательно, «фронт сушки» перемещается от подложки к поверхности слоя ФР. Поэтому у поверхности слой преждевременно не уплотняется. Время сушки понижается до нескольких минут. ИК-сушка является основным промышленным методом, применяемым в ФЛ-линиях. Она выполняется непосредственно после нанесения ФР под ИК-лампами при непрерывном продуве азотом.
При СВЧ-сушке подножки нагреваются, поглощая электромагнитную энергию СВЧ-поля. Такая сушка производится в печах мощностью 200-400 Вт при рабочей частоте 2,45 ГГц. Время сушки — несколько секунд. Достоинством метода является высокая производительность, а недостатками — сложность оборудования и необходимость тщательного экранирования рабочего объема во избежание облучения оператора, а также неравномерность сушки слоя фоторезиста на различных по электрическим характеристикам участках подложек. Поэтому СВЧ-сушке подвергают только однородные подложки.
При любом методе сушки ее режимы (время, температура) должны исключать появление структурных изменений в слое ФР. Высушенный слой необходимо экспонировать не позднее, чем через 10 ч. Сушку подложек следует выполнять в тщательно очищенной от пыли среде. Контролируют качество сушки визуально или под микроскопом.[20]
Все дефекты, возникающие в процессе проведения различных стадий фотолитографии, можно разбить на четыре основные группы.
Первая группа — дефекты, связанные с применением фотошаблонов— основных инструментов, с помощью которых формируется рельеф изображения в пленке фоторезиста.
Вторая группа — дефекты, связанные с качеством самой пленки фоторезиста и способами ее получения.
Третья группа — дефекты, возникающие при экспонировании пленки фоторезиста.
Четвертая группа — дефекты, связанные с процессом переноса изображения с пленки фоторезиста на подложку, т. е. с процессами локального травления подложки.
Дефекты фотошаблонов оказывают существенное влияние на качество всего процесса фотолитографии. К дефектам фотошаблонов относят наличие на поверхности механических повреждений (рисок, царапин, сколов), сквозные отверстия на темном поле рисунка и непрозрачные точки на светлом поле, неровность края, формы и размеров элементов рисунка на фотошаблоне относительно исходных данных, несовмещаемость элементов в комплекте фотошаблонов.
Тщательный контроль
Дефекты пленки фоторезиста возникают в процессе ее нанесения на поверхность подложки и связаны с неправильно выбранным технологическим режимом. К дефектам пленки фоторезиста относятся завышенная или заниженная толщина пленки, разнотолщинность пленки по рабочему полю, низкая адгезия пленки к подложке.
Толщина пленки и ее разнотолщинность определяются как способом нанесения пленки, так и предварительной обработкой поверхности подложки. Основными факторами, которые обусловливают неровность пленки фоторезиста, могут быть чрезмерная густота фоторезиста, низкая частота вращения диска центрифуги, отклонение диска центрифуги от горизонтальной плоскости и его несоосность. На адгезию пленки фоторезиста к подложке оказывают влияние чистота исходной подложки, чистота фоторезиста и способ нанесения.
Необходимо отметить, что появление указанных дефектов пленки фоторезиста служит критерием при отбраковке на данной операции. Подложки с забракованной пленкой фоторезиста направляют на операцию «снятие фоторезиста». После соответствующей подготовки поверхности они снова поступают на операцию «нанесение фоторезиста».
Таким образом, процесс фотолитографии повторяется, что влечет за собой определенные экономические затраты, зато исходные параметры подложки не изменяются. Это очень важный момент в общем цикле производства полупроводниковых приборов.
Если качество пленки фоторезиста удовлетворяет требованиям процесса фотолитографии, то она поступает на операции, которые могут создавать свою группу дефектов. К этим операциям относятся экспонирование и проявление фоторезиста.
Операции экспонирования и проявления могут вызвать такие дефекты, как проколы в пленке фоторезиста, изменение размеров облученных и необлученных участков пленки фоторезиста за счет эффектов дифракции, рассеяния и отражения, неровность края элемента рисунка и клин проявления. Проколы в пленке фоторезиста возникают по двум причинам: наличие в пленке фоторезиста инородных включений и использование некачественных или сильно изношенных фотошаблонов. Изменение геометрических размеров элементов изображения связано с наличием зазора между фотошаблоном и подложкой с фоторезистом. Плохой контакт между элементами при экспонировании приводит к изменению переносимого с фотошаблона на подложку рисунка за счет эффекта дифракции света. Неровность края элемента в виде выступов и впадин может образовываться из-за наличия в пленке фоторезиста субполимерных частиц размером 0,3—0,5 мкм. Появление таких частиц связано с неполной растворимостью сухого фоторезиста в рабочих составах. Для предупреждения этого дефекта необходимо более тщательно фильтровать фоторезист. Клин проявления в пленке фоторезиста может быть уменьшен оптимальным подбором экспозиции и использованием определенного типа проявителя.
Кроме указанных дефектов при недостаточно отработанных процессах экспонирования и проявления могут иметь место дефекты, связанные с остатками пленки фоторезиста в тех местах, где она должна быть полностью удалена, и, наоборот, удаление части пленки фоторезиста из мест, где она должна полностью сохраняться. Этот вид дефекта может быть исключен точным подбором экспозиции и времени проявления.
Дефекты, возникающие при переносе рисунка изображения с пленки фоторезиста на подложку, т. е. при проведении процесса локального травления, являются окончательными и исправлению не поддаются. К этим дефектам относится полное или частичное отслаивание пленки фоторезиста от подложки в процессе травления.[21]