Температура тіл, що знаходяться в плазмі, може знаходитись в межах від 50 до 600°С в залежності від рівня потужності i тиску в камері. Розігрів резиста приводить до збільшення швидкості його видалення.
Слід зазначити, що плазмохімічний метод дозволяє видаляти з поверхні підкладок і неорганічні забруднення, що утримуються в резисті або потрапили на поверхню при інших обробках. Плазмохімічні видалення з одночасним очищенням поверхні роблять у ВЧ плазмі кисню і галогеновуглецю (наприклад, фреону). У такій плазмі є й активний кисень, який видаляє органічні сполуки, і активні хімічні речовини, що реагують з неорганічними забрудненнями і перетворюють їх у газоподібні продукти. При цьому видаляються олово, залізо, миш’як, свинець, мідь, цинк, натрій і т.д. Важлива умова ефективності подібної обробки полягає в тім, що суміш кисню і галогеновуглецю необхідно готувати безпосередньо перед подачею в камеру: поділ двох плазм знижує якість видалення.
Склади для проявлення. Як правило для проявлення позитивних фоторезистів використовують 0,05 М розчин їдкого калію, 2%-ий розчин тринатрійфосфата, додаючи іноді до останнього гліцерин для уповільнення процесу.
Варто враховувати, що в широко застосовуваного проявника на основі їдкого калію може змінюватися величина рН через поглинання вуглекислого газу з повітря і вилуджування скляного посуду, у якому зберігають резист. Цей проявник рекомендується готувати з таким розрахунком, щоб він міг бути цілком використаний за 8-10 годин.
Стабільні в часі властивості забезпечують так звані буферні проявники. Один з них (боратний буферний проявник) був досить добре досліджений і показав досить гарні характеристики. Склад боратного буферного проявника визначається співвідношенням:
10 мл 0,05 М Na2B4O7+x мл O,1N NaOH,
де значення х вибирають, виходячи з необхідної величини рН.
Хороше проявлення з різким краєм і точною передачею розмірів починається зі значень рН = 12,3-12,35 (+25°С). Величина рН буферного проявника залишається незмінною протягом місяця і більше.
Проявниками для негативних фоторезистів служать органічні розчинники - толуол, трихлоретилен.
2.ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ФОТОЛІТОГРАФІЇ
2.1.Порушення якості фотолітографії
Від якості проведення фотолітографічних операцій залежить в основному відсоток виходу придатних виробів на стадії дослідно-конструкторських робіт, у професійному і серійному виробництві. Чим складніший виріб, тим важливіша роль фотолітографії.
При літографічних процесах можуть виникати локальні дефекти. Поява хоча б одного локального дефекту приводить до браку всієї інтегральної схеми. Локальні дефекти можуть виникати в силу багатьох обставин: знаходитися у вихідному матеріалі, вноситися при термічних операціях епітаксії, дифузії й окислювання, залишатися на поверхні пластин при недостатньому очищенні; але все ж основним джерелом локальних дефектів є фотолітографія. Особливо це відноситься до застосовуваної в даний час контактної фотолітографії.
Причини, що приводять до порушення якості фотолітографії, можна розбити на наступні.
Локальні дефекти: власні забруднення в основному фоторезисту й у меншому ступені реактивів (проявник, травник); забруднення з навколишнього середовища, внесені в результаті діяльності виробничого персоналу, від контакту з технологічною тарою й устаткуванням; низька якість фотошаблонів - проколи, залишки непрозорої плівки у вікнах і т.д.; дефекти на поверхні підкладки - забруднення, що залишаються після відмивань, для епітаксіальних плівок виступи висотою до 1 мкм; механічні порушення шару фоторезисту в основному від маніпуляції з пінцетом і внаслідок попадання твердих часток між шаблоном і резистом при контакті.
Неточна передача розмірів: неоптимальні режими проведення операції експонування, прояву, сушіння і травлення, а також відхилення від заданих режимів; поганий підбір фоторезисту і травника для підкладки даного типу (ці два фактори варто вибирати спільно, як складові єдиної системи); наявність зазору між шаблоном і шаром фоторезисту через скривлення пластин, попадання між шаблоном і пластиною сторонніх часток і т.д.; специфічні особливості фотошаблона: менша, чим у хромованих, контрастність транспарентних шаблонів і виникаюча в результаті небезпека появи «подвійного краю» або спотворення конфігурації елементів [3,6].
2.2.Методи боротьби з причинами порушення якості фотолітографії
Перш ніж розглядати методи боротьби з перерахованими причинами порушення якості, варто зупинитися на одному важливому положенні. Літературні дані і досвід, накопичений напівпровідниковою промисловістю, говорять про те, що проблему підвищення якості фотолітографії можна вирішити лише при комплексному підході. Тільки створення єдиної системи очищення і фільтрації забезпечує високий вихід придатних виробів підвищеної складності. Недостатньо просто фільтрувати фоторезист або відмивати ретельно пластини; необхідно налагодити фільтрацію навколишнього повітря, усіх газів, стиснутого повітря, води, реактивів, організувати відмивання фотошаблонів і т.д. Комплексне рішення проблеми якості фотолітографії єдино правильний шлях і будь-яка відсутня ланка може звести нанівець інші зусилля.
Для фільтрації фоторезистів використовують мембранні фільтри з різним діаметром пор. Такі фільтри вигідно відрізняються від об’ємних малою неоднорідністю розмірів пор і високою продуктивністю. Неважко зрозуміти, що, якщо навіть мала частина пор буде мати діаметр, більший за номінальний, у резисті залишаться нечисленні великі частки, кожна з них зможе викликати порушення цілісності шару резиста і фільтрація втратить зміст.
У фоторезистах зустрічаються два основних види включень: механічні, тобто пилинки й інші частинки, і хімічні [8].
Крім фільтрації ефективним є очищення резистів центрифугуванням: позитивних з високим вмістом твердого продукту і негативних на основі каучуків.
Фільтрація стиснутого повітря, інертного газу і води здійснюється мембранними фільтрами, що виготовляють з нітроцелюлози, а фільтри для фоторезистів виготовляють з речовин, стійких до впливу органічних розчинників (наприклад, із фторопласта або нейлону). Основний принцип усіх прийомів фільтрації полягає в тому, що фільтр тонкого очищення повинний бути максимально наближений до робочого місця.
Порівняння методів очистки фоторезиста центрифугуванням і фільтрацією можна побачити на рис.2.1.
Внесені ззовні забруднення можуть виникати з зовнішніх або внутрішніх джерел. Зовнішні джерела забруднення - це навколишнє середовище. Повітря, що надходить на ділянки фотолітографії, повинно фільтруватися особливо ретельно.
Одним з найбільших джерел дефектів є операція експонування і суміщення [12]. Будь-яка частинка, що потрапила між шаблоном і резистом при контакті може викликати появу локального дефекту. Тверді частинки кремнію і скла механічно порушують шар резиста. М’які непрозорі частки, такі, як порошини і волокна, не сильно пошкоджують шар резиста, але можуть локально екранувати потік світла під час експонування, що при використанні позитивного резиста викликає появу проколу. Приведемо перелік практичних заходів, що знижують дефектність на цій операції.
1. Ретельне протирання установки суміщення, періодичне обдування чистим повітрям, розміщення в боксі з ламінарним потоком.
2. Робота тільки з неушкодженими пластинами кремнію; бажано, щоб краї їх були закруглені травленням. При поломці пластини на установці потрібно добре очистити столик, обдувши його чистим повітрям.
3. Періодичне відмивання фотошаблонів, чи обдування чистим повітрям пластин перед приведенням в контакт .
4. Контроль площинності пластин (не можна працювати зі скривленими), а при використанні епітаксіальних плівок - усунення виступів, наприклад, за допомогою попереднього контактування з бракованим шаблоном на спеціально виділеній установці суміщення.
Важливу роль відіграє відмивання (очищення) фотошаблонів. На робочій поверхні шаблонів при контактній фотолітографії завжди налипають залишки резиста, особливо при неоптимальних умовах першого сушіння, коли резист залишається «вологим», або при занадто сильному притиску шаблона до шару. Шаблони поміщають в ацетон і протирають тампоном, потім витримують у хромпіку (1 - 1,5 хв.), ретельно промивають деіонізованою водою і сушать струменем очищеного повітря. Досить ефективно фотошаблони очищаються в кисневій плазмі.
Механічні порушення шару фоторезисту від маніпуляцій пінцетами виникають в основному відразу ж після його нанесення, коли шар знаходиться у в’язко текучому стані, і після проявлення, коли шар набухає. Для порушення шару досить мінімальних зусиль при контакті з пінцетом, навіть якщо застосовуються фторопластові наконечники. Для боротьби з цим видом браку для завантаження - вивантаження пластин рекомендується застосовувати спеціальні вакуумні пінцети, що присмоктують пластину зі зворотної сторони.
Розглянувши причини появи локальних дефектів і методи боротьби з ними, можна сформулювати найбільш загальні вимоги, виконання яких необхідно для зниження густини дефектів при фотолітографії: