2. Хорошо смачивается фоторезистом, т.Е. Поверхность гидрофильна к фоторезисту ( θфоторезиста →0° )
3. Плохо смачивается водой, т.е. поверхность гидрофобна к воде ( θводы →180° )
Если поверхность подложки гидрофильна к воде (т.е. гидрофобна к фоторезисту), адгезия фоторезиста будет плохой. В этом случае необходима термообработка (отжиг) в сухом инертном газе, в вакууме или специальная гидрофобизирующая обработка (наиболее распространена обработка в парах гексаметилдисилазана ГМДС ).
Нанесение слоя фоторезиста.
Фоторезисты - это светочувствительные вещества, изменяющие под действием ультрафиолетового света свою растворимость, стойкие к воздействию травителей.
В состав фоторезистов входят: светочувствительные и плёнкообразующие вещества, а также растворители.
Нанесённый на поверхность подложек слой фоторезиста должен быть однородным по толщине, без проколов, царапин и иметь хорошую адгезию к подложке.
Для нанесения слоя фоторезиста на подложки используют методы центрифугирования, пульверизации, электростатический, окунания и полива. Кроме того, применяют накатку плёнки сухого фоторезиста.
Метод центрифугирования:
Толщина нанесённого слоя h зависит от вязкости v фоторезиста и частоты вращения центрифуги w:
где k-коэффициент, зависящий от типа фоторезиста
Достоинства метода: простота и отработанность оборудования, возможность
нанесения тонких слоев фоторезиста.
Недостатки метода: трудность нанесения толстых слоев фоторезиста ( более 3 мкм ),
необходимость тщательного контроля вязкости фоторезиста и режимов работы
центрифуги.
Сушка слоя фоторезиста.
Для окончательного удаления растворителя из слоя фоторезиста его сушат. При этом уплотняется структура слоя и повышается адгезия фоторезиста к подложке.
Для удаления растворителя подложки нагревают до температуры ~ 100 °С. Время сушки выбирают оптимальным для конкретных типов фоторезистов.
Существует четыре метода сушки фоторезиста:
Конвекционный
Инфракрасный
В СВЧ-поле
На печах
Урок Совмещение и экспонирование
В процессе изготовления ИМС фотолитография проводится несколько раз. При первой фотолитографии, когда поверхность подложек еще однородна,
фотошаблон ориентируют относительно базового среза подложки.
Начиная со второй фотолитографии, необходимо совмещать рисунок шаблона с рисунком на подложке, полученным в технологическом слое при проведении предыдущей фотолитографии.
Для полного формирования ИМС необходим комплект фотошаблонов (для каждой фотолитографии свой шаблон) со строго согласованными друг относительно друга рисунками.
Совмещение выполняют визуально на той же установке, что и последующее экспонирование, путем наложения (при наблюдении под микроскопом) рисунков шаблона и подложки. Совмещение ведется по специальным рисункам - фигурам совмещения, выполненным в виде колец, крестов, штрихов и т.п. Для предотвращения царапанья, сколов и стирания поверхности шаблона и фоторезиста между ними устанавливают микрозазор (10-25 мкм).
После выполнения совмещения подложку прижимают к фотошаблону и экспонируют слой фоторезиста. Ультрафиолетовый свет проходит через прозрачные места фотошаблона и пронизывает слой фоторезиста, лежащий под ними, изменяя на этих участках растворимость фоторезиста. Процесс экспонирования контролируют временем облучения.
Такой способ экспонирования называют контактным.
При контактном способе экспонирования неизбежны механические повреждения соприкасающихся поверхностей фотошаблона и пластины, которые приводят к дефектам на пластине и шаблоне (вдавленные в фоторезист пылинки, микрочастицы стекла, прилипший к фотошаблону фоторезист и другие). Из- за механического износа пленочного рисунка необходима частая замена фотошаблонов. К достоинствам контактного способа относят его отработанность, высокую производительность и невысокую стоимость.
Способ экспонирования с микрозазором отличается от контактного экспонирования только тем, что после совмещения между подложкой и шаблоном остается зазор (10-25 мкм), при котором и облучают фоторезист. Из-за наличия зазора достигаемые минимальные размеры элементов увеличиваются с 2 мкм (при контактном способе экспонирования) до 4 мкм (при экспонировании с микрозазором). Но зазор значительно уменьшает повреждения шаблонов и увеличивает срок их службы.
Оба способа экспонирования (контактное и с микрозазором) проводятся на установке ЭМ-576 ( точность совмещения-0,5 мкм ).
Проекционное экспонирование заключается в получении изображения в слое фоторезиста с помощью оптической системы со специальным объективом. Шаблон расположен на значительном расстоянии от подложки, его износ полностью исключен.
При проекционном экспонировании применяют способ шагового мультиплицирования с уменьшением масштаба. Фотошаблоны, называемые промежуточными фотооригиналами (ПФО), содержат увеличенное в 4- 20 раз изображение одного кристалла. После совмещения и экспонирования этого одного кристалла столик установки перемещают на один шаг и в новом положении подложки производят совмещение и экспонирование следующего участка (кристалла). И так до полного экспонирования всей подложки.
Совмещение осуществляется на каждом шаге с помощью специальных знаков (меток) совмещения в виде вытравленных канавок на подложках и непрозрачных штрихов на фотошаблоне. Процессы совмещения и экспонирования автоматизированы.
Достоинства проекционного экспонирования:
Высокая точность совмещения ( 0,1 мкм );
Минимальные размеры получаемых элементов -1 мкм;
Высокий срок службы фотошаблонов;
Более низкая дефектность на пластине (по сравнению с контактным методом).
Недостатки проекционного экспонирования:
Низкая производительность;
Если на ПФО имеется дефект, то он повторяется в каждом кристалле на пластине (повтор).
Проекционное совмещение и экспонирование выполняется на установках ЭМ-584, ЭМ-584 А.