Фотолитография

Прецизионная фотолитография – это способ создания на поверхности подложки фрагментов различных микроэлектронных приборов за счет чувствительности покрытий к интенсивному энергетическому излучению. Таким образом, покрытия могут воссоздавать определенное взаиморасположение, а также форму заданных элементов.

 

Различают три типа фотолитографии:

• контактная;
• проекционная
• безмасковая лазерная и электронно-лучевая

Каждая из них используется в различных сферах деятельности.

 

Особенности контактной фотолитографии

Контактная фотолитография обычно применяется для выполнения задач R&D, создания прототипов и производства изделий мелкосерийным выпуском. Для этого типа литографии используется гораздо более дешевое и простое по своему устройству оборудование, нежели для проекционной или безмасковой лазерной и электронно-лучевой. Также она выгоднее электро-лучевого и лазерного оборудования.

Во время работы устройства специальный шаблон прилегает вплотную к самой полупроводниковой пластине, а на ее поверхность предварительно наносится фоторезист. Ртутная или LED лампа засвечивает изображение топологии, при этом длина ее волны отвечает за минимальные параметры производимого фрагмента, расположенного на пластине.

Определения протяженности волны и ее обозначения:

• в рамках 220 – 280 нм ставится обозначение DUV;
• если 350 – 400 нм, обозначается UV.

Наиболее распространенные показатели для современного оборудования контактной фотолитографии составляют 0,5 – 1,0 мкм.

У данного типа есть несколько недостатков, среди которых:

• ограниченное количество цикличности – не больше 70-80;
• снижение значения выхода отвечающей стандартам продукции каждый последующий выпуск.

С целью уменьшения количества недостаточно качественных изделий из-за контакта, разработчики создали способ литографии с микрозазаром, отодвинув фотографический шаблон от самой подложки на пару мкм. Это дало возможность обрабатывать пластину целиком всего за один заход, поэтому данный метод стал повсеместно применяться при серийном выпуске изделий с топологическим нормативом около 1 мкм.

 

Специфика фотолитографии проекционной

Этот тип фотолитографии применяется при изготовлении полупроводниковых изделий. Это исключает применение контактного метода, потому что минимальные параметры топологического фрагмента инновационного оборудования (до 20 нм) гораздо меньше, чем предел разрешения машин для контактного типа производства.

К тому же диаметр пластин, применяемых при изготовлении, значительно выше. Так, совместить такие процессы, как экспонирование и засветка пластины, намного труднее, а учитывая непосредственное контактирование с шаблоном, оказывает значительное влияние на воспроизведение.

Это стало причиной того, что большинство предприятий в России для массового производства используют оборудование для фотолитографии, работающее на основе проекционного метода: картинка с шаблона проецируется специальными объективами на полупроводниковую пластинку. Засвечиванию подвергается не вся подложка, а только единственный ее фрагмент за каждый шаг. Чтобы засветка всей подложки произошла за один раз, требуется число шагов, равное числу фрагментов на ней. Это обусловило название проекционных установок «stepper» – с англ. «шаг».

Основным достоинством способа является полное отсутствие контактирования фотошаблона с фоторезистом на пластине. Благодаря этому шаблон не повреждается и способен прослужить гораздо более длительное количество времени. Более того, разрешение способно достигнуть минимального значения в 20 нм.

 

Специфика безмасковой лазерной и электронно-лучевой фотолитография

Безмасковая лазерная фотолитография электронно-лучевая литография применяется для выполнения задач R&D, создания прототипов и производства изделий мелкосерийным выпуском. Для этого типа литографии используется источники сфокусированного лазерного излучения (лазеры) или электронная колонна генерирующая сфокусированный пучок электронов для засвечивания фоторезиста и создания нужной топологии (картинки) на подложке или фотошаблоне.

Сфокусированный лазерный луч засвечивает изображение топологии, при этом длина ее волны отвечает за минимальные параметры производимого фрагмента, расположенного на пластине.