ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Формирование слоя резиста из "Светочувствительные полимерные материалы " Ряд проблем при достижении высокого выхода интегральных схем связан с недостаточной чистотой поверхности кремниевой подложки, которая должна иметь атомарную чистоту [4]. [c.15] Большинство металлических поверхностей (золото, алюминий и др.) и изоляционных слоев (5102, 51зК4) в отличие от поверхности самой подложки наносятся вакуумным испарением или окислением при повышенной температуре, поэтому эти поверхности чисты и не требуют перед нанесением резиста дополнительной очистки. Недостаточно чистая поверхность подложки 5102/51 снижает адгезию резиста и ведет к образованию непрозрачных пятен и пористости. Снижение адгезии проявляется в нарушении размера элементов при проявлении, а также в подтравливании. При разработке мероприятий, обеспечивающих высокую чистоту поверхностей для нанесения резиста, учитывают природу этих поверхностей [5—7] и тщательно анализируют последующие операции. Действует принцип легче избегать загрязнений, чем их потом удалять [8]. [c.16] Загрязнения создают органические пленки или частицы разной породы. Идентификация загрязнений возможна микроскопически (частицы), при помощи отражательной ИК-спектроскопии, фотоэмиссионной спектроскопии (органические пленки), рентгеновского анализа, атомно-абсорбционной спектроскопии (не-оргатиеские загрязнения). Пленки низкомолекулярных масел или жиров могут образовываться из смазок обрабатывающих устройств, из загрязнений воздуха, а также из пота или масел при ручных операциях с субстратом, из пластификаторов и стабилизаторов, которые могут, особенно при высоких температурах, выделяться из полимерных материалов, используемых для защиты и перемещения подложек. [c.16] Высокомолекулярные пленки образуются главным образом на предварительных стадиях или из загрязненных промывных или гидрофобизирующих реактивов. Неорганические загрязнения (оксиды, соли, вода и т. п.) могут возникать в операциях с материалом на воздухе из загрязнений контейнеров, печей, в результате действия избытка кислорода при плазменной обработке или предварительном нагреве подложки. Частое явление — адсорбция воды. Загрязняющие чужеродные частицы могут быть остатками резиста от предыдущих операций, перхотью или волосами при ручных операциях, а также попадать из растворов и реагентов. [c.16] Для удаления всех этих загрязнений можно использовать жидкостную очистку, высокотемпературное окисление, плазменные методы и шлифование. При жидкостной очистке применяют растворы кислот, оснований и органические растворители (спирты, кетоны, хлорированные углеводороды, фреоны и др.). Воду и незначительные количества диоксида кремния можно удалить при 1000 °С в кислороде, вакууме или восстановительной атмосфере. Метод нельзя использовать в случае, когда высокая температура изменяет свойства подложки, например, диффузионных слоев. Диоксид кремния, кроме того, удаляют плавиковой кислотой с добавками или травлением плазмой. Для других неорганических загрязнений используют сильные неорганические кислоты или окислительные смеси типа хромовой. Жидкостная очистка производится погружением, обработкой парами растворителя, ультразвуком и пульверизацией. Очистка парами растворителя очень распространена и эффективна, особенно если сочетается с пульверизацией. Рекомендуется использовать негорючие растворители (фреоны, хлорированные углеводороды). [c.16] Очистка ультразвуком в растворителе является одним из самых эффективных методов удаления загрязняющих частиц. Обычно используются акустические колебания с частотой 20000—50000 Гц, которые вызывают образование в жидкости огромного количества микроскопических пузырьков воздуха, механически удаляющих адсорбированные пленки и частицы загрязнений. Преимуществом метода является возможность автоматизации и высокая скорость очистки (порядка минут), недостатком — переход частиц в растворитель и необходимость частого фильтрования, а также возможность механического нарушения нанесенных на подложку слоев. [c.17] Пульсационная пульверизация с частотой 10—20000 Гц достигает эффективности ультразвуковой очистки без эрозии пленок. При использовании свежих порций растворителя этот метод дает самые хорошие результаты. Плазменное травление, которое проводится в окислительных или восстановительных средах, представляет собой очень эффективный метод, дающий в большинстве случаев оптимальные результаты. Шлифование поверхности, которое обычно используется для обработки стеклянных подложек хромовых масок и приготовления шлифованных кремниевых подложек, для очистки поверхностей применяется редко. [c.17] Очистка представляет собой дополнительную операцию, которая, наоборот, сама может быть источником загрязнений, необхо-г димо поэтому постоянно контролировать действенность этого про-цесса. [c.17] Нанесение резиста на подложку является важнейшей опера-цией. Ее цель — получить однородный слой с хорошей адгезией ЧА к поверхности и не имеющий дефектов. Допустимая погрешность толщины слоя резиста в производстве больших и сверхбольщих интегральных схем составляет 0,015 мкм, в производстве офсетных форм в полиграфии 1 мкм. В этих пределах можно получить как воспроизводимые размеры линий, так и воспроизводимое время проявления. При создании слоя резиста учитывают противоположные требования толщина слоя резиста должна была бы быть как можно большей для сохранения целостности покрытия и уменьшения пористости. С другой стороны, для обеспечения высокой разрешающей способности толщина резиста должна быть как можно меньше. [c.17] Слой резиста формируют из раствора в органическом растворителе. Наиболее распространенным, а также наиболее надежным, является нанесение слоя резиста центрифугированием его раствора на подложке. Качество слоя зависит от ряда факторов, прежде всего, от процедуры нанесения резиста на подложку, скорости роста частоты вращения до требуемого значения и режима конечного центрифугирования при постоянной частоте вращения вплоть до полного испарения растворителя [4, 6, 7]. [c.17] Важным параметром является летучесть растворителя. Подходящие комбинации полимер — растворитель наряду с параметрами взаимодействия i можно найти в обобщающих публикациях [10]. Быстрое испарение растворителя приводит к быстрому росту вязкости и образованию неоднородной пленки по всей площади подложки. Слаболетучие растворители испаряются слишком долго, что повышает вероятность налипания частиц загрязнений на поверхность пленки и возникновения пористости. В ряде случаев удобно использовать комбинацию разных растворителей для достижения оптимальных свойств нленки. [c.19] Нетрудно экспериментально определить для конкретных полимера и растворителя значения всех констант К, р и 7 и при данной характеристической вязкости [т]], заданной толщине пленки резиста, выбранной постоянной частоте вращения определить нужную концентрацию полимера. [c.20] Предложена новая математическая модель для оценки основных факторов, влияющих на образование пленки резиста. В частности, оказалось, что толщина слоя определяется конвективным радиальным током раствора резиста (ранние стадии) и испарением растворителя (поздние стадии формирования слоя) [12]. [c.20] При центрифугировании на раствор резиста действует две силы центробежная, обусловленная вращением, и сила вязкостного трения [13]. В интервале вязкостей 20—400 мПа-с частота вращения центрифуги изменяется в пределах 1000—10000 об/мин. Низкая частота вращения может привести к возникновению утолщений на краях подложки, обусловленных высоким поверхностным натяжением на ее краях. Высокая частота вращения, наоборот, может это явление устранить [14]. На этом этапе важным является ускорение или время, необходимое для достижения постоянной частоты вращения. [c.20] При нанесении раствора резиста на середину неподвижной подложки раствор при ускорении разливается в виде отдельных волн, как только преодолен барьер поверхности натяжения. При нанесении на движущуюся пластину и при малых ускорениях образование волн прекращается и на краях подложки образуется утолщение. При высоком ускорении отток резиста происходит быстрее, чем испарение растворителя и существенное изменение вязкости раствора, при этом на краях не образуется утолщений и достигается наибольщая однородность. Для снижения пористости важно наносить раствор резиста на неподвижную подложку и дать возможность пузырькам воздуха выйти из него перед центрифугированием [15], а затем дать больщое ускорение. Некоторые системы нанесения резистов делают возможным смачивание поверхности всей подложки перед центрифугированием. [c.20] Дозирование раствора резиста сопряжено с рядом сложностей, которые могут привести к образованию дефектов. Так как изготовитель обычно поставляет растворы резиста профильтрованными через фторопластовый фильтр с порами 0,2 мкм, перед использованием раствора фильтрование не является необходимым. Гидродинамический объем клубков макромолекул у /Мт) может достигать размера пор фильтров, в результате чего с ростом давления при фильтрации может происходить механическая деструкция высокомолекулярных фракций полимера. Раствор резиста не должен содержать пузырьков газов растворенный воздух и другие газы после фильтрования обычно удаляются отстаиванием раствора в течение нескольких дней. Рекомендуется после формирования слоя резиста как можно скорее проводить сушку, чтобы исключить загрязнение посторонними частицами [16]. Нанесение в виде готовых пленок см. разд. П. 1.1.4. [c.21] Вернуться к основной статье