рис. 8.6). Из рисунка видно, что толщина негативного резиста увеличивается с ростом экспозиции, позитивного - уменьша­ется.

Рис. 8.5. Спектры поглощения негативных (а) и позитивных (б)

Фоторезистов

Из характеристических кривых можно определить: - чувствительность резиста

(8.2)

где Н" - экспозиция, при которой слой полностью заполимеризован (задублен) или разрушен (для позитивного резиста);

- контрастность у = (h" - h')/(H" - Н') и фотографичес­кую широту L = Н" - Н' где Н' - экспозиция, при которой начинается сшивание или деструкция слоя. Для позитивных резистов более полную информацию дает зависимость скорости проявления от экспозиции, которая также называется характе­ристической.

На основе приведенных сведений о фоторезистах можно сфор­мулировать ряд основных технологических требований, кото­рые должны к ним предъявляться.

1. Высокая светочувствительность в требуемом диапазоне длин волн.

2. Высокая разрешающая способность (на современном уровне производства СБИС - до 5000-10000 линий/мм при толщине слоя фоторезиста до 0,1 мкм).

3. Высокая адгезия к подложке (полупроводнику, оксиду, нитриду или металлу, другим функциональным слоям).

4. Высокая контрастность (получение резко дифференциро­ванной границы между экспонированными и неэкспонирован­ными участками).

1. Высокая устойчивость в химически агрессивных средах.

2. Однородность свойств по всей поверхности слоя.

3. Стабильность свойств во времени.

5. Отсутствие загрязнений продуктами химических превра­щений.

6. Доступность материалов, относительная простота, надеж­ность и безопасность применения, возможность различных спо­собов нанесения и др.

В табл. 8.1 приведены основные технологические характе­ристики позитивных и негативных фоторезистов.

8.2. Фотошаблоны

Фотошаблоны - стеклянные пластины или полимерные пленки со сформированным на их поверхности рисунком эле­ментов и компонентов микросхем из материала, не пропускаю­щего актиничного излучения. Система элементов и компонен­тов на фотошаблоне образует топологию одного из слоев струк­туры прибора или микросхемы. Элементы и компоненты изоб­ражения многократно повторяются в пределах активного поля фотошаблона.

В зависимости от типа процессов фотолитографии различа­ют негативный (темнопольный) фотошаблон, на котором изоб­ражение элементов схемы выполнено в виде светлых фигур на темном поле, и позитивный (светлопольный) фотошаблон с тем­ными элементами на светлом поле. Кроме того, получили рас­пространение зеркальные фотошаблоны с зеркально-симметрич­ным изображением элементов по отношению к топологии струк­туры и транспарантные, на которых изображение элементов сфор­мировано пленкой материала, не пропускающего актиничного для Данного типа фоторезиста излучения, для неактиничного излучения материал практически прозрачен.

Как правило, на фотошаблоне содержится столько изобра­жений участка микросхемы, сколько необходимо для заполнения поверхности рабочей пластины. Таким образом, фотошаблон является носителем размноженного (мультиплицированного) идентичного изображения. Для производства ИМС (или прибо­ра) изготовляют комплект фотошаблонов (3-10 шт. в зависи­мости от сложности микросхемы), элементы которых должны точно совмещаться друг с другом при переходе от одного техно­логического слоя к другому.

Вначале создается комплект эталонных фотошаблонов, с ко­торых затем методом фотолитографии получают несколько ра­бочих комплектов. Так как в производстве микросхем исполь­зуют главным образом метод контактной фотолитографии, то в процессе эксплуатации фотошаблоны изнашиваются: на них появляются проколы, количество которых превышает допусти­мую норму, царапины и другие дефекты. При выходе из строя одного из рабочих фотошаблонов заменяют весь комплект во

избежание ошибок при совмещении. Точно также поступают, если выходит из строя один из эталонных фотошаблонов.

Изготовление фотошаблонов — дорогостоящий, трудоемкий процесс, требующий высокой квалификации операторов, высо­кой точности и надежности оборудования, строжайшего соблю­дения норм вакуумной гигиены.

В современной технологии существует в основном три ме­тода изготовления фотошаблонов:

• оптико-механический, заключающийся в получении проек­ции участка топологии микросхемы истинного размера с вы­сокой степенью разрешения, который затем мультиплици­руют, применяя фотоповторители;

• метод сканирования с использованием модулированных по амплитуде и длительности лазерных или электронных пуч­ков;

• растровый метод с применением линзовых, зеркальных или голографических устройств.

В промышленности наиболее распространен оптико-механи­ческий метод.

Этих недостатков нет у разработанных в последнее время транспарантных фотошаблонов. Край фундаментальной поло­сы поглощения материалов их покрытия находится в диапазоне длин волн 300-400 нм.

Для формирования изображения на транспарантных фото­шаблонах пригодны пленки из полупроводниковых или диэлек­трических материалов с шириной запрещенной зоны 3—4 эВ. Чаще всего для этой цели используют пленки монооксида крем­ния SiO или оксида железа Fe₂O₃ толщиной 1-1,5 мкм. Хоро­шие результаты дают пленки сложного состава: 10 % Fe₂O₃ + 90 % VO₂. Износоустойчивость транспарантных фотошаблонов увеличивается при нанесении поверх основной пленки тонкого слоя фторида магния MgF₂.

К фотошаблонам предъявляются весьма жесткие требова­ния: они должны иметь высокую разрешающую способность (до 2000 линий/мм); достаточно большую площадь рабочего поля (это особенно важно при переходе на пластины диаметром

150 мм и больше в производстве БИС); высокую контрастность; обеспечивать точность воспроизведения всех размеров изобра­жения (на уровне 0,3-0,5 мкм); точность размеров шага между элементами (в пределах 1 мкм); стабильность рисунка во време­ни; быть стойкими к истиранию и проколам; иметь плоско­стность рабочей поверхности не хуже 0,5 мкм на длине 25 мм, что особенно важно при контактной печати.