56. Формирование фоторезистивной маски. Операции проявления и термообработки. Удаление фотомаски. Особенности для негативного и позитивного фоторезиста.

Проявление и термообработка ФМ

Проявление – избирательное растворение и удаление лишних участков фотослоя, в соответствии с локальным облучением при экспонировании. Для ПФР – удаление экспонированных участков, для НФР – неэкспонированных.

Проявители ПФР это слабые водные растворы щелочей, в результате проявления идет химическая реакция, превращающая облученный ПФР в хорошо растворимую и вымываемую соль.

Проявители НФР – органические растворители: диоксан, трихлорэтилен, толуол и др. В результате экспонирования происходит фотополимеризация НФР, поперечное сшивание молекул полимера.

При проявлении должно быть точное воспроизведение рисунка ФШ. Это зависит от: времени проявления, температуры проявителя, концентрации проявителя, времени экспонирования. С ростом времени экспонирования при прочих равных условиях, размеры окон фотомаски увеличиваются при ПФР, и уменьшаются при НФР.

Режим проявления НФР слабо влияет на точность рисунка. Обычно время проявления составляет 20-60 секунд.

Для равномерного воздействия проявителя на все участники подложки, проявитель перемешивают или используют ультразвук, или подают проявитель через пульверизатор.

После проявления проводится опять проводится сушка для удаления влаги из полученной фотомаски и задубливания ее (достижения повышенной кислотостойкости). В ПФР идет сшивание полимерной основы. В НФР – завершается процесс полимеризации. Время сушки от 1 до 1,5 часа.

Удаление фотомаски

Если защищенный ФМ слой не является металлическим, фотомаска может быть удалена воздействием концентрированной серной кислоты при температуре порядка 160°С. При этом происходит химическое разрушение ФР и обязательная отмывка.

Когда основной слой под фотомаской металлической, то, если использован ПФР, его можно удалить в ацетоне, диоксане и других органических растворителях или в водно-щелочных растворах. При использовании НФР, в силу того, что НФР в органических растворителях не разрушается, а набухает, для удаления его воздействуют механически. Эффективным является плазмохимическое удаление ФМ.

57. Травление. Основные технологические параметры. Влажностное и сухое травление. Достоинства и недостатки.

Травление

После получения фотомаски одним из способов формирования рисунка слоя ИМС является травление пленки лежащей под ФР.

Травление – разрушение материала в результате какого-либо воздействия. В технологии микросхем используется селективное (т.е. избирательное) травление. Здесь травится, то есть удаляется, часть пленки, не закрытая фотомаской.

Требования к процессу селективного травления:

Процесс должен быть избирательный, т.е. активно растворять и удалять основной слой, не взаимодействуя с материалом маски и низлежащим слоем, должен быть управляемым. Продукт реакции не должен вызывать отслоение маски по контуру,

Процесс травления характеризуется следующими параметрами:

1.Скорость травления υ_тр, колеблется от 1нм до 8 мкм/с;

2.Анизотропия- отношение скорости травления перпендикулярно плоскости подложки к скорости параллельно плоскости подложки, для разных методов изменяется от1 до 100;

3.Селективность – отношение скорости травления основного слоя к скорости травления маски. Для разных методов изменяется от 2 до 50;

4. Концентрация, состав, температура травителя или параметры плазмы.

Различают травление влажностное и сухое.

Влажностное (химическое)- это разрушение материала слоя в результате химического взаимодействия с жидким травителем.

Особенности: влажностное химическое травление идет как вглубь так и в боковых направлениях, т.е.анизотропия практически ≈1, это приводит к расширению размеров окон за счет подтравливания основного слоя под маской. Скорость травления достаточно высокая, в зависимости от травителя от 0,1 до 8 мкм/мин.

Сухие методы травления – это ионное и плазмохимическое.

Ионное –это по существу процесс распыления материала слоя путем бомбардировки его высокоэнергитическими ионами инертных газов. Здесь скорость травления мала (0,1 – 1)нм/с, анизотропия высокая ( до 100), селективность сала (2 – 5) , требует повышенной толщины фотомаски.

Плазмохимическое травление- это более прогрессивный метод. Поверхность бомбардируется ионами активных газов, взаимодействующих с поверхностным слоем пластины, образуя летучие соединения, которые удаляются откачной системой. Здесь скорость (2-10)нм/с, анизотропия низкая (2-5), селективность высокая. Основная трудность – возможность преждевременного разрушения фотомаски или структур на поверхности вследствие бомбардировки поверхности частицами в течение длительного времени. Поэтому используют безэлектродный разряд от ВЧ- индуктора.

Схема реактора плазмхимического травления

1-кварцевая труба; 2-перфорированный алюминиевый цилиндр; 3-пластины , установленные на кассете; 4-ВЧ индуктор

Разряд возбуждается высоко частотным генератором и индуктором. Разряд загорается вне перфорированного цилиндра (2). Таким образом, пластины защищены от бомбардировки электронами и ионами, только активные ионы и радикалы, имеющие большее время жизни, проникают к пластинам через перфорацию цилиндра.

Плазмохимический метод используется в промышленном производстве для селективного травления и для удаления ФМ. Для удаления ФМ используется кислородосодержащий разряд, в результате образуются летучие соединения СО₂, NO₂, H₂O.