Get Adobe Flash player
    Принимаются SMS-пожертвования на развитие ресурса     Копирование материалов     разрешено с обязательной ссылкой     на этот сайт     Принимаются SMS-пожертвования на развитие ресурса    

Электронная промышленность — продолжение

Проявление

ФР Проявление ФР — процесс удаления «лишних» (экспонированных — позитивный ФР или неэкспонированных — негативный ФР) в фоторезистивном слое участков в соответствии с локальным облучением при экспонировании.

Проявление негативных ФР

Проявление негативных ФР представляет собой процесс растворения необлученных участков. Основными факторами, определяющими качество изображения при проявлении негативных ФР, являются тип проявителя и полнота реакции полимеризации ФР при экспонировании. Проявитель должен обладать хорошей растворяющей способностью и минимальным воздействием на облученные участки фотослоя. Проявители для негативных ФР представляют собой органические растворители: толуол, бензол, уайт-спирит, трихлорэтилен, хлорбензол, диоксан и др. При неправильно выбранной экспозиции облученные участки сильно набухают, что приводит к искажению рисунка. Проникая между молекулами ФР, растворитель вызывает набухание слоя. При формировании прецизионных фоторезистивных масок набухание приводит к смещениям, смыканиям и деформациям элементов рисунка. Недоэкспонирование негативных ФР приводит к увеличению набухания при проявлении и, следовательно, к уменьшению разрешающей способности ФЛ-процесса. Если экспонирование выполнено при оптимальной экспозиции, перепроявление негативного ФР не опасно, поэтому процессы проявления легко автоматизировать. Отсутствие ионов щелочных металлов является ценным фактором при проявлении негативных ФР.

Проявление позитивных ФР

Проявление позитивных ФР представляет собой процесс удаления облученных при экспонировании участков резистивного слоя. Основными факторами, определяющими качество изображения при проявлении позитивных ФР, являются:

концентрация проявителя;

значение pH проявителя;

температура проявителя (рис. 10, кривая 2);


время проявления (рис. 10, кривая 1).

Величина pH — степень кислотности раствора, определяемая уравнением pH = –lgCН, где СН – концентрация ионов водорода в растворе. Для нейтральных растворов (воды) pH = 7, для кислых — pH < 7, для щелочных – pH > 7

При проявлении позитивных ФР используются растворы неорганических и органических оснований.

При проявлении ФР на основе НХД идет химическая реакция превращения полученной при экспонировании инденкарбоновой кислоты в хорошо растворимую соль, которая затем легко вымывается. После облучения поверхность позитивного ФР переходит из гидрофобного в гидрофильное состояние, поэтому облученные участки фоторезистивного слоя, в отличие от необлученных, хорошо смачиваются проявителем. В качестве проявителей применяются водные щелочные растворы (0,3–0,5%-ный раствор едкого кали, 1–2%-ный раствор тринатрийфосфата) или органические щелочи этанамины. Если слой проэкспонирован не полностью, раствор окрашивается в малиновый цвет, так как часть молекул инденкарбоновой кислоты превращается не в соль натрия, а соединяется с неразрешенными молекулами НХД, образуя краситель. Если молекулы НХД разрушены полностью на всю глубину фоторезистивного слоя, проявитель остается бесцветным.

С целью регулирования скоростей растворения в проявитель добавляют вещества, замедляющие процесс проявления. Такой проявитель называется буферным.

В технологии ИМС составы проявителей подбирают экспериментально. При этом параметрами качества ФР служат как характеристики изображения (точность воспроизведения рисунка и т. п.), так и показатели процесса, например производительность и выход годных.

На рис. 11 показана зависимость времени проявления и времени экспонирования для различных толщин ФР.

Положительной особенностью применения позитивных ФР является то, что при их проявлении практически отсутствует набухание необлученных участков слоя, поэтому позитивные ФР имеют большую разрешающую способность и меньшую ее зависимость от толщины фоторезистивного слоя по сравнению с негативными ФР.

Незначительные изменения концентрации проявителя сильно влияют на точность передачи изображения.

Время проявления стремятся свести к минимуму, так как в противном случае может происходить разрушение незасвеченных участков фоторезистивного слоя из-за наличия механических загрязнений, части разрушенных молекул НХД, а также изза растворения в проявителе полимерной составляющей ФР. Для стандартных позитивных проявителей время проявления составляет 15–20 с.

Концентрация проявителя должна быть минимальна и обеспечивать необходимую производительность проявления.

Уменьшение концентрации щелочного проявителя увеличивает контраст проявления, стабилизирует перенос изображения и снижает его дефектность.

Для каждого ФР существуют оптимальные сочетания экспозиции (времени экспонирования) и времени проявления, обеспечивающие наилучшую воспроизводимость размеров проявленных элементов рисунка. Увеличение экспозиции уменьшает время проявлении. При этом размеры проявленных в позитивных ФР элементов рисунков увеличиваются, а в негативных — уменьшаются. При увеличении времени проявления растет число точечных дефектов в слое ФР и растравливание границ рисунка по контуру окон.

Наиболее благоприятное время проявления ФР должно подбираться в интервале 30–40 с.

3ависимоcть между временем экспонирования t(ЭКС) и временем проявления t(ПР), обеспечивающими наилучшую воспроизводимость проявленных элементов рисунка, показана на рис. 12. На участке 2 кривой, соответствующем устойчивому воспроизведению размеров проявленного рисунка, при небольшом изменении одного из параметров, например t(ЭКС), происходят небольшие изменения другого параметра t(ПР). Участки 1 и 3 соответствуют неустойчивым режимам, так как незначительные изменения одного параметра вызывают большие изменения другого.

После проявления фоторезистивная маска не должна иметь сквозных дефектов, нарушающих ее целостность. Края маски должны быть четкими и ровными, а рисунок полностью соответствовать ФШ. На пробельных участках не должно быть остатков непроявленного ФР.

ФР проявляют пульверизацией или поливом. Эти методы обеспечивают необходимую чистоту процесса, достаточно полное удаление продуктов реакции и высокую производительность, а также возможность объединения в едином цикле на одной установке операций проявления, промывки и сушки на центрифуге.

Пульверизация обеспечивает качественное проявление слоя ФР при изготовлении ИС с элементами малых размеров (менее 5 мкм). При дисперсионном проявлении ФР (рис. 13) подложки подаются на столик центрифуги и удерживаются на нем при вращении вакуумным присосом. При включении центрифуги на подложки подается под давлением мелкодисперсионная струя проявителя. После проявления слоя ФР подложки промывают водой и сушат.

Вторая термообработка (задубливание ФР)

Проводится для удаления проявителя, воды, повышения химической стойкости и адгезии фотомаски к подложке. У негативных ФР сушка сопровождается термополимеризацией, у позитивных — разрушением молекул и последующим задубливанием. Чтобы не произошло ухудшения качества фотомаски, сушку проводят в два-три этапа с постепенным подъемом температуры до максимальной. Для большинства ФР максимальная температура второй сушки 150 °С. Выдержка при максимальной температуре должна быть небольшой, чтобы не произошли разрывы фоторезистивной маски, общее время 1–1,5 ч. Облучение перед второй сушкой большой дозой глубокого УФ устраняет пластическое течение ФР при термообработке и существенно улучшает качество фотомаски.

Термообработка во многом зависит от последующего метода травления.

  • Термообработка фоторезистивной маски, используемой при химическом травлении слоев, представляет собой двух-, трехступенчатый нагрев подложек с масками. При этом первая ступень представляет собой нагрев до температуры (90 +/- 5) °С с выдержкой не менее 10 мин, а последняя ступень — нагрев до температуры не более 160 °С с выдержкой, подбираемой в зависимости от толщины фоторезистивной маски и марки ФР.
  • Термообработка фоторезистивной маски, используемой при ионном травлении слоев, состоит из трех ступеней температуры нагрева: (100 +/- 5) °С — выдержка в течение (10 +/- 1) мин; (150 +/- 5) °С — выдержка в течение (10 +/- 1) мин; (180 +/- 5) °С — выдержка в течение (30 +/- 1) мин.

Этап создания фоторезистивной маски является основным этапом формирования топологического слоя, поскольку точность передачи рисунка на материал интегральной микросхемы (ИМС) во многом зависит от точности полученного на данном этапе фоторезистивного слоя (маски).


 

По материалам журнала Технологии в электронной промышленности №3’2007