Фотолитография

Актуальность темы. Технология полупроводникового производства базируется в настоящее время на таких сложных прецизионных процессах обработки, как фото- и электронолитография, оксидирование, ионно-плазменное распыление, ионная имплантация, диффузия, термокомпрессия и др. К материалам, используемым в производстве приборов и микросхем, предъявляют высокие требования по чистоте и совершенству структуры. Для осуществления большинства технологических операций используют уникальное по характеристикам оборудование: оптико-механическое, термическое, ионно-лучевое. Процессы осуществляются в -специальных обеспыленных, помещениях с заданными влажностью и температурой.
Значимость технологии в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем особенно велика. Именно постоянное совершенствование технологии полупроводниковых приборов, начиная со времени создания первых транзисторов, привело на определенном этапе ее развития к изобретению микросхем, а в дальнейшем к широкому их производству.
Технология интегральных микросхем представляет собой совокупность механических, физических, химических способов обработки различных материалов (полупроводников, диэлектриков, металлов), в итоге которой создается интегральная микросхема.
Фотолитография является одним из основных процессов в общем цикле изготовления широкого класса полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Этот процесс стоит в одном ряду с такими процессами, как диффузия и ионное легирование, эпитаксия и окисление, вакуумно-термическое испарение и химическая обработка. Процесс фотолитографии является ключевым в производстве полупроводников, необходимым для травления подробных схем на кремниевых пластинах. Это ключевой инструмент в производстве микросхем (ИС), использующий сложный метод переноса сложных рисунков с фотошаблона на подложку, покрытую светочувствительным химическим фоторезистом.
Цель работы – рассмотреть особенности процесса фотолитографии.
Задачи работы:
- изучить историю фотолитографии;
- рассмотреть особенности процесса фотолитографии.
Алоиз Зенефельдер изобрел процесс изготовления печатной продукции — литографию — в 1798 году. Согласно статье «История литографии» Программы цифровых медиа Технологического колледжа, с самого начала она стала одной из крупнейших отраслей промышленности в Соединенных Штатах — частью полиграфической промышленности, которая является третьей по величине обрабатывающей промышленностью в Соединенных Штатах.
Алоиз Зенефельдер начал свою карьеру как успешный драматург. Несколько его работ были опубликованы; однако он обнаружил, что копировать копии своих пьес дорого. В попытке снизить стоимость публикации он попытался сделать свои собственные гравюры на медных пластинах. В конце 1700-х годов медные пластины в основном использовались в печати, но было сложно создавать изображения и текст для печати в обратном направлении. Чтобы сократить расходы и время, Зенефельдер решил практиковать свою гравюру на плитах на баварском известняке вместо дорогой меди. Он обнаружил, что для исправления ошибок, сделанных на известняке, эффективна смесь воска, мыла, ламповой сажи и дождевой воды.
Экспериментируя, Зенефельдер обнаружил, что при нанесении корректирующей жидкости на известняк нарисованное изображение отталкивает воду, в то время как поверхность камня, на которой изображение не нанесено, удерживает воду. Сам камень, удерживающий воду, отталкивал чернила, а корректирующая жидкость, которая жирная и отталкивает воду, принимала больше чернил. Поскольку литография основана на химическом принципе, Зенефельдер решил назвать этот процесс химической печатью.
В 1826 году французский ученый Жозеф Ньепс сделал первую в мире фотографию. Это открытие в конечном итоге привело к использованию полутонового процесса (процесс разбиения исходной фотографии на точки разного размера, которые были бы пригодны для печатного воспроизведения). Генри Тальбот использовал первый полутоновый растр, использовавшийся для воспроизведения фотографий около 1852 года. Примерно 33 года спустя американец Фредерик Айвз спроектировал первый практический полутоновый растр, который состоял из двух экспонированных стеклянных негативов с нанесенными на них линиями. Затем их склеивали вместе так, чтобы нанесенные линии пересекались под прямым углом. Этот полутоновый процесс позволял воспроизводить оригинальные фотографии без необходимости рисовать или гравировать их на печатной форме.
«Фотолитография — это процесс, при котором изображения фотографически переносятся на матрицу (алюминиевую пластину или, реже, камень), а затем печатаются вручную. Французские печатники Альфред Лемерсье и Альфонс Пуатевен впервые начали экспериментировать с фотолитографическими методами вскоре после открытия и использования полутонового процесса» . Однако их ранние эксперименты не были достаточно надежными для коммерческого использования. Фотогравюра была отраслевым стандартом, пока офсетная литография не стала широко использоваться для репродукции в середине 1900-х годов.

2. Фотолитография - основа планарной технологии

Фотолитография является одним из основных процессов в общем цикле изготовления широкого класса полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Этот процесс стоит в одном ряду с такими процессами, как диффузия и ионное легирование, эпитаксия и окисление, вакуумно-термическое испарение и химическая обработка. Под фотолитографией понимают процесс образования на поверхности подложки с помощью светочувствительных материалов локальных защитных участков пленки (микроизображение), рельеф которых повторяет рисунок топологии прибора или схемы, и последующего переноса этого микроизображения на подложку.