Предыдущая часть документа

Хотя преобладающая длина волны для ламп с ультрафиолетовым излучением, используемых в фотолитографии, составляет 365 нм и выше, необходимость уменьшения размеров элементов в новых перспективных интегральных схемах обуславливает применение источников экспонирования с меньшей длиной волны, таких как глубокое UV излучение и рентгеновские лучи. С этой целью разработана новая технология, заключающаяся в применении криптон-флюоридных эксимерных лазеров, используемых в установках пошагового экспонирования. В этих установках применяется длина волны 248 нм с высокой выходной мощностью лазера. Как и другое оборудование с мощными лазерными системами, использующееся в полупроводниковом производстве, данная аппаратура создает трудности при необходимости отмены блокировки системы во время фокусировки луча. Мощные лазеры являются одним из самых серьезных источников электрической опасности в полупроводниковой промышленности. Даже после отключения питания существует вероятность значительного удара. Вопросы проектирования и безопасности этих систем рассмотрены такими авторами, как Escher, Weathers and Labonville (1993).
     
Перспективным источником излучения в литографии являются рентгеновские лучи. Уровень излучения источников при рентгеновской литографии могут давать дозу облучения в 50 миллисевертс (5 бэр) за год в середине оборудования. Для минимизации вредного воздействия рентгеновского излучения рекомендуется ограничивать доступ в помещение с экранированными стенами (Rooney and Leavey 1989).

Проявление
На этапе проявления неполимеризованные участки резиста растворяются и удаляются. Проявитель, основанный на растворителе, наносят на покрытую резистом поверхность пластины посредством погружения, распыления или разбрызгивания. В таблице 83.1 представлены различные проявители. После проявителя обычно применяется растворитель (n-бутиловый ацетат, изопропиловый спирт, ацетон и др.) для удаления остатков материалов. Резист, остающийся после проявления, защищает отдельные слои во время последующей технологической обработки.

Отжиг
После совмещения, экспонирования и проявления резиста пластины переносят в другую печь с контролируемой температурой и азотной атмосферой. Более высокая температура этой печи (от 120 до ) вызывает затвердение фоторезиста и его полную полимеризацию на поверхности пластины (твердый отжиг).

Удаление (обдирка) фоторезиста
После отжига проявленная пластина избирательно протравливается жидкими или сухими химикатами (см. ниже раздел "Травление".). Оставшийся фоторезист удаляется с пластины перед последующей обработкой. Удаление производится путем применения либо жидких химических растворов в ваннах с контролируемой температурой, либо сухих химических веществ, либо с помощью плазменных устройств озоления. В таблице 83.2 показан состав жидких и сухих химических веществ. Ниже следует описание сухого химического плазменного травления, в котором применяется то же самое оборудование и принципы работы, что и при плазменном озолении.

--------------------------------------------------------------------------------

Таблица 83.2     Материалы для удаления фоторезистов

Жидкие химические вещества

Кислоты
Серная кислота и хромовая кислота

Серная кислота и персульфат аммиака

Серная кислота и перекись водорода

Органические соединения
     
Фенолы, серная кислота, трихлорбензол, перхлорэтилен
Эфиры гликоля, этаноламин, триэтаноламин
Гидрат окиси натрия и силикаты (позитивные резисты)

Сухие химические вещества

Плазменное сжигание (удаление)
Высокочастотный источник энергии - частота 13.56 Мгц или 2450 Мгц
Газ кислородного источника
     
Системы вакуумных насосов
-     масляные вакуумные насосы с ловушкой с жидким азотом (старая технология)
-     насосы с текучей средой инертного перфторполиэфира (более новая технология)
-      сухой насос (новейшая технология)

--------------------------------------------------------------------------------

Травление

Посредством травления удаляют слои диоксида кремния (), металлов и поликремния, а также резисты в соответствии с желаемыми рисунками, сформированными резистом. Существует два основных вида травления: жидкостное и сухое. Чаще применяется жидкостное травление. В основе его лежит использование растворов, содержащих травители (обычно это кислотные смеси) нужной концентрации, которые вступают в химическую реакцию с материалами, подлежащими удалению. Сухое травление включает применение реактивных газов в вакуумной камере с высоким напряжением, что также позволяет удалять слои, не защищенные резистом.

Жидкостное химическое травление
Химические растворы для жидкостного травления помещаются в ванны для травления с контролируемой температурой, изготовленные из полипропилена (поли-про), огнестойкого полипропилена (FRPP) или поливинилхлорида (PVC). Ванны обычно снабжают приточно-вытяжной вентиляцией кольцевого или щелевого типа на задней стороне установки жидкостного химического травления. Через вертикальные колпаки с ламинарным потоком на верхнюю поверхность ванн травления подают отфильтрованный, свободный от посторонних частиц воздух.
     
В таблице 83.3 представлены химические растворы жидких травителей, в соответствии с поверхностным слоем, который подвергается травлению. Если вертикально смонтированные подающие воздух колпаки используются вместе с разбрызгивающими приспособлениями и вытяжной вентиляцией, могут создаваться области воздушной турбулентности внутри установки жидкостного химического травления. В результате может снижаться эффективность локальной вытяжной вентиляции, удаляющей летучие посторонние вещества, поступающие в воздух от ванн для травления. Главная опасность при жидкостном травлении состоит в возможности попадания концентрированных кислот на кожу. Все применяемые в жидкостном травлении кислоты могут вызывать кислотные ожоги, но особенную опасность представляет фтористоводородная (плавиковая) кислота (HF). Боль может ощущаться по прошествии длительного времени (до 24 часов, если концентрация раствора плавиковой кислоты меньше 20% и от 1 до 8 часов при 20-50% растворов), а запоздалое лечение ведет к более тяжелым ожогам (Hathaway et al. 1991).

--------------------------------------------------------------------------------

Таблица 83.3     Жидкие химические травители
     

Материал, подвергаемый травлению	Травители
Кремний
Поликристаллический кремний (Si)	Плавиковая, азотная, уксусная кислота и йод. Гидрат окиси калия. Этилендиамин/катехол. Фторид аммиака, ледяная уксусная и азотная кислота.
Диоксид кремния ()	Травление с помощью буферного раствора (ВОЕ) - плавиковой кислоты и фторида аммиака. ВОЕ этиленгликоль, монометил эфир. Плавиковая и азотная кислота (Р-травление).
Нитрид кремния ()	Фосфорная и плавиковая кислота
Травление окислов при CVD осаждении или травление контактных площадок	Фторид аммиака, уксусная и плавиковая кислота
Металлы
Алюминий (Al)		Фосфорная, азотная, уксусная и соляная кислота. Гидрат окиси натрия, гидрат окиси калия
Хром-никель (Cr/Ni)		Нитрат аммиака и азотная кислота Соляная и азотная кислота (царская водка)
Золото (Au)		Соляная и азотная кислота (царская водка) Йодид калия (KI) Цианистый калий (KCN) и перекись водорода Хлорное железо и соляная кислота
Серебро (Ag)		Нитрат железа и этиленгликоль Азотная кислота
Соединение			Химическая формула	Стандартная концентрация %
Уксусная кислота				36
Фторид аммиака				40
Ледяная уксусная кислота				99/5
Соляная кислота			HCl	36
Плавиковая кислота			HF	49
Азотная кислота				67
Фосфорная кислота				85
Гидрат окиси калия			KOH	50 или 10
Гидрат окиси натрия			NaOH	50 или10
Серная кислота				96

-------------------------------------------------------------------------------
     
Риск кислотных ожогов всегда был характерен для полупроводниковой промышленности. Тем не менее, за последние годы число случаев кислотных ожогов кожи значительно сократилось. Это произошло благодаря изменениям в технологии травления: более широкому применению сухого травления, робототехники и автоматики, установке наливных систем для химических растворов. Снижение уровня кислотных ожогов также связано с более совершенными методами ручного труда, широким применением средств индивидуальной защиты, лучшей подготовкой персонала. Проблема требует постоянного внимания, поскольку уровень кислотных ожогов должен снижаться и дальше (Baldwinf and Willams 1996).

Сухое травление
Сухое химическое травление - область повышенного интереса. Технология находит все большее применение благодаря возможности большего контроля процесса травления и снижению уровня загрязнений. Сухое химическое травление позволяет эффективно протравливать нужные слои химически реактивными газами или физической бомбардировкой.
     

Следующая часть документа