MIKROÁRAMKÖRI TECHNOLÓGIÁK FOTÓLITOGRÁFIA Definíció: Ábrakészítés, mintázat átvitel Fotólakk optikai tulajdonságai Fotólakk kémiája,fotókémiai reakció mechanizmusa Fotólitográfiai műveletsor

A: aktív terület B:gate (vékony oxid + poliszilícium) C:kontaktus ablak D: fém kontaktus FET tranzisztor: a 60-as években

KONTAKTUS ABLAK MÉRETEK 2003

MINTÁZAT ÁTVITEL, MASZK MÁSOLÁS

KÉPÁTVITEL KONTAKT MÁSOLÁSSAL

KONTAKT ÉS PROXIMITY MÁSOLÁS FELBONTÓKÉPESSÉGE

PROJEKCIÓS PRINTER KÉPÁTVITELE A

POZITÍV FOTÓLAKK ÉRZÉKENYSÉGI GÖRBÉJE

MONOKROMATIKUS EXPONÁLÓ FÉNY INTENZITÁSA A LAKKRÉTEG MÉLYSÉGÉNEK FÜGGVÉNYÉBEN, REFLEKTÁLÓ FELÜLET ESETÉN

ÁLLÓHULLÁM EFFEKTUS (folyt.)

ÁLLÓHULLÁM EFEKTUS OKOZTA LAKKOLDALFALAK SZERKEZETE

EXPONÁLÓ FORRÁSOK

NAGYNYOMÁSÚ HIGANYGŐZLÁMPA EMISSZIÓS SPEKTRUMA

A POZITÍV FOTÓLAKK OPTIKAI TULAJDONSÁGAI

POZITÍV FOTOLAKK ELŐNYEI Általánosan használatos az IC iparban. • Jobb, mint a negatív fotólakk mert: – Nem változtatja az alakját az előhívásnál, – Alkalmas nagyfelbontásra, – Ellenáll a plazma-műveleteknek. POZITÍV FOTOLAKK ELŐNYEI

A FOTÓLAKK EGYIK ÖSSZETEVŐJE A FILMKÉPZŐ POLIMER

A FOTÓLAKK MÁSIK ÖSSZETEVŐJE AZ ÉRZÉKENYÍTŐ (MÁSNÉVEN INHIBÍTOR)

POZITÍV FOTOLAKKOK FELÜLETKÉMIAI TULAJDONSÁGAI, OLDHATÓSÁGA

A LAKK OLDHATÓSÁGA (folyt.)

A Hoechst és Shipley gyártmányú lakkok DQ szerkezete

POZITÍV FOTÓLAKK FŐBB KOMPONENSEI

A FÉNYÉRZÉKENYÍTŐ OPTIKAI TULAJDONSÁGAI

KÉPALKOTÁS - DILL EGYENLETEK

FOTÓLAKK EXPONÁLÁSA A Dill egyenletek megoldása éles átmenetet ír le az exponált és nem exponált él mentén A lakk mélyebb területein a fehér-fekete átmenet pozíciója változik A lakkábra oldalfalának dölésszöge nagymértékben függ az A, B és C Dill paraméterektől

FOTOLITOGRÁFIAI MŰVELETSOR 1. Megmunkálandó felület előkészítése 2. Lakkfelvitel 3. Lakkszárítás 4. Exponálás, előhívás 5. Lakkbeégetés 6. Megmunkálás a maszkoló folólakk mintázat segítségével 7. Lakkeltávolítás, tisztítás

C

2. LAKKFELÖNTÉS Fotólakk Lakk adagoló Felesleges lakk lepereg a forgás alatt Vacuum chuck Fordulatszám Lakkszárítás, formázás Lakk terítés Idő

- Lakkperem: Vastagság eltérés a kerület mentén LAKKFELÖNTÉS HIBÁI - Striation (bordázat): sugárirányú színes vonalak, 30nm vastagság eltérés - Lakkperem: Vastagság eltérés a kerület mentén 100-1000nm vastagság eltérés - Ellipszis alakú mintázat radiális irányban. Szilárd részecskék okozzák. Maszk szennyeződés

3. LAKKSZÁRÍTÁS (Soft bake) Lakkban megkötött oldószerek eltávolítása, a réteg tömörítése A hőciklus tipikusan 90-100C° konvekciós kályhában és 100-120Cº hot plate-en Iparban mikrohullámú és infravörös kályhás szárítás Hot plate használata előnyös, mert gyors, nem zárja be az elpárologtatandó oldószer útját, ellenőrízhető. (Jó termikus kontaktus, sík felület) oldószer fotolakk Hot plate chuck Si szelet

LAKKSZÁRÍTÁS ( SOFT BAKE) folyt. Pontos hőmérséklet-idő paraméter szükséges a lakkábra méretek reprodukálására A lakkvastagság kb 25%-al csökken Az előhívás ideje függ a hőmérséklet-idő paraméterektől Dissolution rate, nm/sec 400 300 200 100 Temperature, ºC 50 60 70 80 90 100

4. MASZKILLESZTÉS / EXPONÁLÁS / ELŐHÍVÁS Exponálás UV fénnyel, egyenletes megvilágítás Látens kép alakul ki Maszk: üveg hordozón króm bevonat Si szubsztrát Előhívás nedves kémiai úton NEGATÍV FOTOLAKK POZITÍV FOTOLAKK Afény hatására a lakk polimerizálódik, oldhatatlanná válik az előhívó oldattal szemben A fény hatására elbomlik az inhibítor, az előhívó oldat csak az exponált területet oldja ki i

MASZKILLESZTŐ BERENDEZÉS KERESZTMETSZETI KÉPE

MASZKILLESZTÉS

KONTRASZT FORDÍTÁS HÁROM KOMPONENSŰ POZITÍV FOTOLAKKAL

5. BEÉGETÉS, HARDBAKE Stabilizálja az előhívott mintázatot A plasztikus folyás mértéke a hőmérséklettől függ Eltávolítja az oldószer maradványokat Bizonyos fokú sztressz képződik a rétegben A lakkábra magasság-szélesség arányától függően változik a lakkábra laterális mérete Magasabb hőmérsékletű és hosszabb ideig tartó hőkezelés után nehezebb eltávolítani a lakkot

Észter képződés a meg nem világított lakkrétegben BEÉGETÉS, HARDBAKE Észter képződés a meg nem világított lakkrétegben

6. FOTÓLITOGRÁFIÁS ELJÁRÁSOK FAJTÁI Mintázat készítés történhet additív, vagy szubsztraktív módszerrel, vagyis: visszamarással,

és “lift off” módszerrel

7. LAKKELTÁVOLÍTÁS A nem beégetett, vagy alacsony hőmérsékleten beégetett lakkréteget és maradványai általában oldószerekben leoldhatók: -aceton - triklóetilén -fenol alapú u.n. sztripperek Plazma marás O2 plazmában, szerves maradványok eltávolítása N-metil-2pirolidon (magas hőmérsékletű beégetés) Füstölgő salétromsav(magas hőmérsékletű beégetés)