Современные литографические процессы в технологии ППП и ИС. Выбор и описание технологического оборудования. Плотность элементов в кристалле ИМС. Возможные дефекты при проведении процесса контактной фотолитографии. Контроль рельефа рисунка в подложке.
Аннотация к работе
Оптическая литография объединяет в себе такие области науки, как оптика, механика и фотохимия. Проецирование двумерного рисунка схемы ведет к уменьшению крутизны края, поэтому нужен специальный резист, в котором под воздействием синусоидально модулированной интенсивности пучка будет формироваться прямоугольная маска для последующего переноса изображения травлением. Если две щели размещены на некотором расстоянии друг от друга, то неэкспонируемый участок частично экспонируется по следующим причинам: 1) дифракция; Таким образом, задача фотолитографии заключается в том, чтобы обеспечить совмещение и воспроизвести в резисте двумерный рисунок фотошаблона с точностью в пределах ±15% от номинального размера его элементов и с 5%-ным допуском на требуемый наклон краев.Последнее обстоятельство связано с усовершенствованием в первую очередь таких технологических процессов как литография, плазменное травление и локальное окисление. Разработчики ряда зарубежных фирм считают, что в технологии СБИС на современном уровне с успехом можно использовать оптическую литографию (фотолитографию). Для фотолитографии этот предел составляет 0,5 мкм при использовании когерентного яркого источника света с длиной волны 200 нм при длительном экспонировании. Использование когерентного света в дальнем ультрафиолете и фоторезистов, чувствительных к свету с длиной волны 0,24 мкм, а также применение лазерных устройств совмещения позволит достичь разрешения в 1 мкм. Параллельно интенсивно реализовался переход от контактной фотолитографии и литографии с зазором к проекционной фотолитографии, где экспонирование осуществляется через промежуточный шаблон, отстоящий от пластины на несколько мм, причем иногда с уменьшением размеров при проецировании.Фоторезисты - это светочувствительные и стойкие к агрессивно воздействующим факторам вещества, представляющие собой сложные полимерно-мономерные системы, в которых под действием излучения протекают фотохимические процессы. Под действием света в таком синтетическом полимере происходит либо структурирование (сшивание), либо деструкция (разрушение) молекулярных цепей. В первом случае Фоторезисты называют негативными, а во втором - позитивными. Чувствительность для негативного фоторезиста ФН - наоборот, закрепление после экспонирования и проявления локальных участков пленки фоторезиста, подвергнутых освещению. Разрешающая способность фоторезиста зависит от минимальной толщины пленки фоторезиста, способной выдержать воздействие агрессивной среды.Фотошаблон - это плоскопараллельная пластина из прозрачного материала с рисунком из прозрачных и непрозрачных для света участков, образующих топологию прибора, многократно повторенную на поверхности пластины. Основные требования к фотошаблонам - это высокая разрешающая способность, большая площадь рабочего поля, высокая контрастность, высокая оптическая плотность непрозрачных участков, точность воспроизведения размеров рисунка не хуже 0,5 мкм, точность шага между элементами не хуже 0,5 мкм, стабильность рисунка и его размеров во времени, стойкость к истиранию, плоскостность рабочей поверхности. На рисунке 2 представлена последовательность операций изготовления фотошаблонов различными методами. Способ включает в себя такие операции как вычерчивание оригинала, его репродуцирование и промежуточный отъем, мультиплицирование с одновременным уменьшением размера модуля до масштаба 1:1, изготовление рабочих копий фотошаблона. Недостатком этого способа является его многоэтапность, что определяет высокую трудоемкость и большую продолжительность процесса изготовления.Суть процесса фотолитографии заключается в создании на поверхности полупроводниковой (или изолирующей) пластины защитного рельефа требуемой конфигурации, включающего в себя большое число рисунков элементов ИС.Основными дефектами контактной фотолитографии, в частности, являются: наличие проколов в пленке фоторезиста, неоднородность толщины пленки фоторезиста, образование клина травления, неровность края проявленной пленки фоторезиста, изменение геометрических размеров и наличие "ореола" по краю изображения. Появление проколов в пленке фоторезиста связано с некачественным или изношенным фотошаблоном, различного рода загрязнениями, плохой смачиваемостью поверхности пластины или перегревом пленки фоторезиста при экспонировании. Неоднородность по толщине пленки фоторезиста приводит к несплошности контакта с фотошаблоном и трудности в подборе времени экспонирования. Причины появления клина связаны с неправильно подобранной экспозицией, плохим контактом между пластиной и фотошаблоном, недостаточной оптической плотностью непрозрачных участков фотошаблона, неперпендикулярным падением света на фотошаблон, некачественным проявлением фоторезиста. Дефекты, связанные с неровностью края пленки фоторезиста появляются при неправильных режимах проявления и экспозиции, при наличии в фоторезисте инородных частиц размером 0,3-0,5 мкм, при некачественных фотошаблонах.Бесконтактная фотолитография реализуется в двух способах: фот
1. Современные литографические процессы в технологии ППП и ИС
1.1 Фоторезисты
1.2 Фотошаблоны
1.3 Контактная фотолитография
1.4 Дефекты при проведении процесса контактной фотолитографии
1.5 Бесконтактная фотолитография
1.6 Рентгеновская литография
1.7 Электронно-лучевая литография
2. Описание технологического процесса
3. Выбор и описание технологического оборудования
4. Оценка технологического процесса
Заключение
Список литературы
Введение
Оптическая литография объединяет в себе такие области науки, как оптика, механика и фотохимия. При любом типе печати ухудшается резкость края (рис. 1). Проецирование двумерного рисунка схемы ведет к уменьшению крутизны края, поэтому нужен специальный резист, в котором под воздействием синусоидально модулированной интенсивности пучка будет формироваться прямоугольная маска для последующего переноса изображения травлением. Если две щели размещены на некотором расстоянии друг от друга, то неэкспонируемый участок частично экспонируется по следующим причинам: 1) дифракция;
2) глубина фокуса объектива;
3) низкоконтрастный резист;
4) стоячие волны (отражение от подложки);
5) преломление света в резисте.
Таким образом, задача фотолитографии заключается в том, чтобы обеспечить совмещение и воспроизвести в резисте двумерный рисунок фотошаблона с точностью в пределах ±15% от номинального размера его элементов и с 5%-ным допуском на требуемый наклон краев. Послойное совмещение приборных структур должно осуществляться с точностью не хуже ±25% от размера минимального элемента. Используемые в фотолитографии источники экспонирующего излучения бывают как точечными (лазеры), так и протяженными (ртутные лампы). Спектр излучения этих источников лежит в трех основных спектральных диапазонах: Дальний УФ от 100 до 200-300 нм;