Фізико-технологічні основи фотолітографії

ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ФОТОЛІТОГРАФІЇ Курсова робота студента 3 курсу , 4-ої групи фізичного факультету Біланича Р.М. Науковий керівник: проф д.ф м.н. Міца В.М. ВСТУП3 Розділ 1. ОСНОВИ ФОТОЛІТОГРАФІЧНИХ ПРОЦЕСІВ 1.Фоторезисти і фотошаблони в фотолітографії 2. Методи виготовлення і характеристики фотошаблонів 3.Технологія фотолітографії13

Розділ 2. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ФОТОЛІТОГРАФІЇ 1.Порушення якості фотолітографії 2.Методи боротьби з причинами порушення якості фотолітографії Розділ 3.МЕТОДИ ФОТОЛІТОГРАФІЇ 3.1.«Подвійна» фотолітографія 3.2.«Подвійні» фотошаблони 3. Фотолітографія з підшаром 3.4.«Вибухова» фотолітографія 5.Негативно-позитивна фотолітографія ВИСНОВОК СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ВСТУП Найважливішим процесом планарної технології

є фотолітографія. Сучасний стан і тенденції розвитку мікроелектроніки ставлять перед фотолітографією нові й усе більш складні задачі, обумовлені насамперед подальшою мініатюризацією елементів схем і різким підвищенням вимог до точності процесів фотолітографії. Крім того, при масовому виробництві інтегральних мікросхем особливу гостроту здобуває проблема відтворюваності фотолітографічного процесу, його технологічної стійкості.

Без рішення цієї проблеми неможлива ефективна автоматизація виробництва інтегральних мікросхем і керування якістю продукції. Найбільш розповсюдженим способом формування малюнка є контактна фотолітографія. Стандартний фотолітографічний процес проводять у двох стадіях: а) формування фоторезистивної маски і б) створення рельєфу в металевих, напівпровідникових

і діелектричних шарах через сформовану маску. Сучасне устаткування дозволяє виготовляти фотошаблони-трафарети з мікронними і субмікронними елементами, роздільна здатність фоторезистів знаходиться на рівні сотих часток мікрона, розробка нових методів прецизійного фрезерування малюнка в металевих, напівпровідникових і діелектричних шарах дозволяє реалізувати на робочих пластинах структури, розміри елементів яких складають десяті частки мікрона. Таким чином, перераховані фактори не перешкоджають досягненню в контактній фотолітографії

роздільної здатності, близької по величині до довжини хвилі випромінювання, рівної 0,2-0,4 мкм (актинічне випромінювання). Тим не менш досвід показує, що вже при відтворенні елементів розмірами 2-5 мкм дуже часто виникає брак, зв'язаний з неточністю передачі розмірів і спотворенням форми. Метою даної курсової роботи є огляд основної літератури по фізико-технологічним основам фотолітографії. 1.ОСНОВИ ФОТОЛІТОГРАФІЧНИХ

ПРОЦЕСІВ 1.1 Фоторезисти і фотошаблони в фотолітографії 1.2 Фотолітографія - це сукупність фотохімічних процесів, серед яких можна виділити три основні етапи: формування на поверхні матеріалу шару фоторезисту, передавання зображення з шаблону на цей шар, формування конфігурації елементів пристроїв за допомогою маски з фоторезисту [1]. Фоторезисти - складні полімерно-мономерні системи, у яких під дією випромінювання визначеного спектрального

складу протікають фотохімічні процеси [2]. Корисним результатом цих процесів є локальна зміна розчинності полімерної системи. Фоторезисти, у яких розчинність експонованої ділянки зменшується, називають негативними, а фоторезисти, розчинність яких після опромінювання зростає - позитивними. Після обробки експонованого фоторезисту в суміші, яка усуває розчинні ділянки, утворюється рельєфне зображення (рельєф), яке повинно бути стійким до впливу агресивних факторів: кислот, лугів

і т.д. Полімерні системи, здатні до утворення захисних рельєфів, можуть бути чутливі не тільки до видимого світла, але і до інших видів випромінювання - рентгенівського або до потоку електронів [2,3]. На рис.1.1 показано, як утворюється рельєф при використанні негативного і позитивного фоторезистів. Не зупиняючись на численних світлочутливих системах, покажемо, що процеси, які лежать в основі утворення рельєфного зображення поділяються на три групи: - фотополімеризація й

утворення нерозчинних ділянок; найбільш типовими для системи, у якій використовується цей процес, є негативні фоторезисти - ефіри коричної кислоти і полівінілового спирту; - зшивання лінійних полімерів радикалами, що утворяться при фотолізі світлочутливих сполук. Використання каучуку з добавками світлочутливих речовин, таких, наприклад, як бісазиди, дає можливість одержати винятково кислотостійкі негативні фоторезисти; - фотоліз світлочутливих сполук з утворенням

розчинних речовин. Прикладом служать більшість позитивних фоторезистів, у яких фотоліз сполук, які називаються нафтохінондіазидами (НХД), приводить до того, що опромінені ділянки стають розчинними в лужних середовищах. Рис.1.Утворення рельєфу при використанні негативних та позитивних фоторезистів. Ефіри коричної кислоти і полівінілового спирту, які називаються полівінілциннаматами (ПВЦ), мають структуру, показану на рис.2. Ланцюжок ПВЦ нараховує тисячі атомів

і скручений у довгу спіраль, від вуглецевої основи якого відходять циннамоільні групи. При поглинанні випромінювання з достатньою енергією рветься подвійний зв'язок С = С в циннамоільній групі. Чому рветься саме цей зв'язок, видно з порівняння енергії зв'язків різних груп атомів, що входять до складу ПВЦ. Для ізольованих груп С = С, що знаходяться поза бензольним кільцем, ця енергія дорівнює 2,5•105Дж/моль, для груп

С = О вона складає вже 3,0•10 5 Дж/моль і для груп С = Н досягає 4,0•105 Дж/моль. Виникаючі при розриві вільні зв'язки приводять до утворення містків, що зшивають молекулу полімеру в хімічно стійку тривимірну сітку [3].