Фотошаблоны и их производство
Фотошаблон является основным инструментом литографии в планарной технологии. Для изготовления каждой ИС требуется комплект фотошаблонов из 4 – 15 (и более) стекол.
Топология структуры – рисунок, включающий в себя размеры элементов структуры, их форму, положение и принятые допуски;
Оригинал – увеличенный, поддающий воспроизведению рисунок отдельной детали фотошаблона, обычно одной или нескольких топологий структур изделия, предназначенной для изготовления фотошаблона методом последовательного уменьшения и мультипликации;
Промежуточный оригинал – фотошаблон с рисунком оригинала после его фотографического промежуточного уменьшения в один или несколько приёмов, с размножением изображения или без него;
Фотошаблон – плоско - параллельная пластина из прозрачного материала для фотолитографических целей с рисунком, состоящим из непрозрачных и прозрачных для света определенной длины волны участков, образующих топологию одного из слоёв структуры прибора, многократно повторённого в пределах активного поля структуры;
Маска – плоская пластина или плёнка, содержащая рисунок в виде сквозных окошек и предназначенная для локального экспонирования;
Металлизированный фотошаблон – фотошаблон, экспонирующий рисунок которого представляет собой тонкую металлическую плёнку, нанесенную на стеклянную подложку;
Эталонный фотошаблон – первый фотошаблон в процессе изготовления структур, с которого обычно получают рабочие или первичные копии фотошаблонов;
Рабочий фотошаблон– фотошаблон, применяемый в фотолитографическом процессе при изготовлении полупроводниковых структур контактной или проекционной печатью на полупроводниковых пластинах, покрытых слоем фоторезиста;
Фигура совмещения – специальный топологический рисунок в виде штриха, щели, креста и т.д. для облегчения юстировки рабочего фотошаблона при его совмещении с рисунком на
полупроводниковой пластине.
Полученная в результате проектирования ИС информация о топологии в цифровом виде преобразуется генератором изображения в топологический рисунок на промежуточном шаблоне. Топологический рисунок генерируется методом микрофотонабора, т.е. разбиением элементов топологии на элементарные прямоугольники.
a– генерация сложного топологического элемента;
б, в – генерация простых топологических элементов
Схема генератора изображения
1 – источник излучения;
2 – затвор; 3 – конденсор; 4 – блок шторок; 5, 6 – неподвижная и подвижная шторки; 7 – проекционный объектив, передающий уменьшенное изображение; 8 – изображение элемента рисунка; 9 –слой фоторезиста; 10 – координатный стол с приводами; 11 – система контроля положения стола; 12 - ЭВМ; 13 – ввод информации.
Работа генератора изображения
Пучок света от источника направлен сверху вниз.
Установка работает с остановками стола в заданном положении во время экспонирования.
Элементарные прямоугольники формируются блоком шторок, состоящим из неподвижной и подвижной шторок. Их взаимное расположение определяет размеры элементарного прямоугольника. Координатный стол обеспечивает точное перемещение пластины с фоторезистом по координатам X и Y.
Генератор изображения может формировать до 300 тыс. экспозиций в час. Для ИС с более чем 1 млн. элементов формирование 1 стекла фотошаблона займет несколько десятков часов.
Маршруты изготовления фотошаблонов
Маршрут изготовления фотошаблонов выбирают исходя из степени сложности ИС. Чем короче маршрут генерации и переноса изображения, тем меньше вносимых дефектов.
Для ИС малой и средней степени интеграции выбирают маршрут: 1–3–5–7–9–10–11–12–13. Это обеспечивает высокую производительность и низкие затраты за счёт невысокой точности и высокого уровня дефектности.
Для ИС высокой степени интеграции требования к точности существенно возрастают. Это определяет маршрут: 1–3–4–7–8–12–13. Здесь низка производительность и высоки затраты.
В случае СБИС выбирают маршрут, обеспечивающий максимальную точность и минимальный уровень дефектности не смотря на низкую производительность и очень высокие затраты: 1 – 3 – 5 – 6 – 13.
Разновидности фотошаблонов
По технологии изготовления фотошаблоны делятся на:
- металлизированные – в качестве непрозрачных участков используются пленки металла (как правило, используют плёнки хрома, нанесенные ионным распылением из-за их хорошей адгезии к стеклу и высокой износостойкости);
- эмульсионные– используются плёнки органических эмульсий;
- транспарентные(полупрозрачные) – непрозрачные участки обладают селективной светонепроницаемостью, т.е. прозрачны для глаза оператора при λ>0,55 мкм и непрозрачны для УФ при λ=0,35 – 0,45 мкм (CdSe, Fe2O3, SiO2)
