Фотошаблоны

Литография 2

1. Фотошаблоны.

2. Рентгеновская литография.

3. Электронно-лучевая литография.

4. Ионно-лучевая литография.

Рисунок будущей маски задается фотошаблоном. Это стеклянная пластина, на одну из сторон которой нанесена тонкая непрозрачная пленка (Сr, Cr₂O₃, Fe₂O₃, фотоэмульсия и др.) с необходимым рисунком в виде прозрачных отверстий. Размеры этих отверстий (элементов рисунка) в масштабе 1:1 соответствуют размерам будущих элементов ИМС. Поскольку ИМС изготовляются групповым методом, на фотошаблоне размещается множество однотипных рисунков. При создании ИМС фотолитография проводится многократно. Поэтому нужен комплект фотошаблонов. Каждый из них задает рисунок соответствующего слоя.

Фотошаблоны для микросхем малой и средней степени интеграции изготовляют оптико-механическим методом. Сначала создаются фотооригиналы – послойные топологические чертежи одной микросхемы, выполненные в увеличенном (например, 500:1) виде. Фотооригиналы вычерчиваются на специальных устройствах – координатографах, которыми управляет ЭВМ. Координатограф - это плоский стол, над которым может перемещаться головка с режущим инструментом. Чертеж вырезается в непрозрачной пленке (из нитроэмалей или лаков), нанесенной на прозрачную подложку (из стекла или пластика). Размер фотооригинала доходит до 1м при точности нанесения линии ± 25мкм.

Оригинал фотографируют с редуцированием (уменьшением) в 20...50 раз и получают промежуточный фотошаблон.

На заключительном этапе промежуточный фотошаблон фотографируют с уменьшением и одновременно осуществляют мультипликацию (размножение) рисунков, получая эталонный фотошаблон с матрицей одинаковых рисунков в масштабе 1:1. Мультипликация осуществляется в фотоповторителях (фотоштампах), где после экспонирования одного рисунка эталонный фотошаблон перемещают с шагом, соответствующим размеру кристалла микросхемы, и повторяют экспонирование, пока не получат матрицу рисунков. Существуют также многопозиционные фотоштампы с многопозиционными объективами, которые формируют одновременно большое число изображений, что ускоряет процесс.

Из эталонного фотошаблона методом контактной печати изготовляют рабочие фотошаблоны, которые используются в процессе литографии.

Оптико-механический метод изготовления фотошаблонов является многоступенчатым. На любом этапе происходит накопление дефектов в рисунке. При возрастании степени интеграции ИС усложняется топологический рисунок каждого слоя, уменьшаются геометрические размеры элементов рисунка, увеличивается число координатных точек. Поэтому при производстве БИС и СБИС применяют метод фотонабора, для реализации которого используются прецизионные оптико-механические установки – генераторы изображения. Элементы рисунка разделяются на элементарные прямоугольники разной площади и с разным отношением сторон и определенной ориентацией по углу. Эти прямоугольники по заданной программе последовательно наносятся на светочувствительную пластинку. Получается промежуточный фотошаблон. Потом с помощью фотоповторителя изготовляется эталонный фотошаблон.

Повышение точности воспроизведение рисунка и сокращение ступеней создание фотошаблона достигается при проекционной фотолитографии с пошаговым экспонированием. Фотошаблон изготовляется на генераторе изображения. С помощью проекционных систем непосредственно на пластинах, покрытых фоторезистом, формируют и размножают рисунок в масштабе 1:1. К недостаткам такого процесса относится невысокая производительность.

Для формирования слоёв структур БИС и СБИС используют амплитудно-фазосдвигающие фотошаблоны. Обычные фотошаблоны (амплитудные), модулируют световой поток только по амплитуде (коэффициенту пропускания) в соответствии с рисунком слоя БИС. Фазосдвигающие фотошаблоны представляют собой транспаранты или просветляющие покрытия, которые модулируют и амплитуду, и фазу светового потока на площади экспонирования. Это повышает контрастность изображения вблизи границы перехода от прозрачного участка к непрозрачному на 30…40% и соответственно разрешающую способность на 35…55%. Одновременно возрастает устойчивость к расфокусировке оптических систем.

Применение амплитудно-фазосдвигающих промежуточных фотооригиналов в оптической проекционной литографии при использовании ультрафиолета (λ≤0,365 мкм) повышает разрешающую способность в 1,8 – 2,6 раза и позволяет воспроизводить субмикронные топологические размеры 0,25…0,8 мкм.

Совмещение. Перед экспонированием слоя групповой фотошаблон должен быть правильно ориентирован относительно пластины. При первой фотолитографии фотошаблон ориентируют относительно базового среза пластины (рис. 10.17). В дальнейшем это облегчает разламывание пластины на кристаллы. При следующих фотолитографиях, если пластина уже содержит некоторые слои, необходимо точно ориентировать рисунок фотошаблона относительно рисунка на пластине. Для совмещения на каждом фотошаблоне предусматривают специальные знаки совмещения, например, кресты, квадраты и т.п. При наложении фотошаблона их совмещают с подобными знаками, оставшимися на пластине от предшествующей фотолитографии.

Рисунок 10.17– Совмещение фотошаблона с пластиной

Дата добавления: 2014-01-15