Нанесение, проявление и сушка фоторезиста

Нанесение, проявление и сушка фоторезиста

В современном производстве микроэлектроники одним из важнейших технологических процессов является нанесение фоторезистивных пленок. Процесс осуществляется по принципам фотолитографии разными методами, поэтому установки литографии на каждом предприятии могут различаться.

Основные особенности фотолитографии

В микроэлектронике литография представляет собой комплекс фотохимических процессов, в результате которых на поверхности объекта создается защитная пленка с необходимыми свойствами (например, подходящая для формирования топологии токоведущих дорожек, контактных площадок и так далее).

Независимо от метода, литография включает в себя три основных этапа, следующих друг за другом:

• Формирование слоя фоторезиста. Этап включает подготовку поверхности пластины, нанесение и сушку фоторезиста.
• Создание маски. Включает экспонирование, проявление и задубливание фоторезиста.
• Перенос маски на технологический слой на пластине. Включает травление технологического слоя, удаление маски резиста и очистку поверхности пластины.

Фоторезисты представляют собой сложные полимерные соединения, в их состав входят пленкообразующие и фоточувствительные к УФ-излучению компоненты, растворители и специальные добавки для повышения адгезии и изменения иных свойств покрытий. В качестве полимерной основы большинства фоторезистов выступают поливиниловый спирт, полиэфиры, полиамиды, фенолформальдегидные и эпоксидные смолы, поливинилацетат, каучук и пр.

Для нанесения слоя фоторезиста на подложки применяют различные методы, в том числе метод центрифугирования, распыления, окунания и другие.

Метод центрифугирования

Один из самых распространенных методов в производстве микроэлектроники из-за доступности и наименьшей сложности необходимого оборудования. Метод осуществляется по следующей схеме:

1. На подложку по всей ее поверхности наносится покрытие при помощи сопла. При этом подложка вращается на невысокой скорости, а количество наносимой жидкости существенно превышает количество, необходимое для образования нужной толщины пленки.
2. Скорость вращения центрифуги увеличивается, в результате часть жидкости удаляется с подложки. По мере того как достигается необходимая скорость вращения, на подложке образуется нужный по толщине слой фоторезиста.
3. Центрифуга вращается с постоянной скоростью, и под влиянием силы внутреннего трения слой покрытия утончается, становится равномерным.
4. На заключительном этапе происходит выпаривание растворителя, когда толщина слоя фоторезиста достигает определенного значения, необходимого для активации процессов вязкости.

На конечную толщину слоя пленки в данном случае оказывают влияние два последних этапа. В результате центрифугирования пленка демонстрирует высокую однородность толщины.

Метод распыления (спрей)

Отличается от метода центрифугирования отсутствием образования «лучей», краевого валика и непокрытых участков подложек, поэтому особенно подходит для нанесения фоторезиста на подложки со сложными трехмерными структурами. Установка нанесения фоторезиста распылением оснащается специальным соплом, подающим струю из микроскопических капель размером около до 20 мкм. Подложка вращается медленно, одновременно над ее поверхностью перемещается с разной скоростью сопло – так удается добиться равномерной толщины пленки.

Когда применяется центрифуга для нанесения фоторезиста, разнотолщинность слоя пленки не превышает 10 нм. При распылении разнотолщинность может составлять до 1 мкм.

Проявление фоторезиста

Проявление – удаление лишних участков фоторезиста с поверхности подложки. В результате на поверхности остается маска необходимой формы. На практике его реализуют двумя способами: окуная пластину (подложку) в растворы проявителей или нанося проявитель методом распыления или налива на подложку. Первый способ не подходит для тех случаев, когда необходимо проявления нескольких отдельных элементов, размер которых составляет менее 3 мкм. Для решения подобных задач применяется специальная установка проявления фоторезиста в виде центрифуги.

Сушка (задубливание) фоторезиста

Сушка фоторезиста проводится для удаления остатков проявителей и укрепления (задубливания) пленки. При этом соблюдают правило плавного увеличения температурного режима для исключения оплывания краев подложки. После прохождения этапа высокотемпературной обработки осуществляется пространственная полимеризация пленки, увеличивающая ее устойчивость к воздействию кислот и адгезию к подложке.

 

В зависимости от требований к производительности компания МИНАТЕХ представляет на рынке двух корейских производителей, а именно MIDAS SYSTEM Co. Ltd. и CND Plus.