Глава 5 Специальная оснастка и инструмент для производства тонкопленочных микросхем. Фотошаблоны и технология их получения

Фотошаблоны являются основным инструментом для получения рисунка в слое ФР на подложке. Фотошаблон — плоскопараллельная пластина из прозрачного материала, на которой имеется рисунок, состоящий из непрозрачных для света определенной длины волны участков, образующих топологию одного из слоев структуры прибора, многократно повторенного в пре- делах рабочего поля подложки. Топология структуры — рисунок (чертеж), включающий в себя размеры элементов структуры, их форму, положение и принятые допуски. Для изготовления ИМС необходим комплект ФШ в соответствии с количеством формируемых технологических слоев.

Типономиналы размеров ФШ, используемых в производстве полупроводниковых ИМС, приведены ниже.

Производство ФШ является сложным многостадийным процессом, включающим:

– проектирование топологии интегральных схем;

– изготовление увеличенного фотооригинала;

– изготовление промежуточного ФШ;

– изготовление эталонного ФШ;

– изготовление рабочих ФШ

Самым простым методом изготовления оригинала является вырезание увеличенного рисунка топологии в двухслойной пленке, состоящей из прозрачной основы (полиэфирные пленки) и непрозрачного покрытия (красный пластик). Прорезание непрозрачного покрытия осуществляется на координатографе. Управление движениями резца осуществляется либо вручную (ручной координатограф), либо автоматически по программе (автоматический координатограф). В производстве находят применение ручные ЭМ-701 и ЭМ-707 с рабочим полем 800´800 мм и автоматизированные ЭМ-703 и ЭМ-706 с рабочим полем 1200´1200 мм координатографы. Точность позицирования резца для ручных моделей Dx=±50 мкм. Тогда точность выполнения рисунка для линии шириной b при масштабе увеличения M будет Δb=

Масштаб оригинала выбирается исходя из двух соображений:

1) требуемой точности изготовления рисунка;

2) размера рабочего поля подложки.

Размеры оригиналов будут увеличены в M раз по сравнению с размерами подложек, которые составляют для полупроводниковых интегральных схем 1х1, 4х3 мм, для пленочных — 8*10, 10*12 мм и т.д. Полученный оригинал должен умещаться на рабочем поле координатографа. Рисунок топологии выполняется для полупроводниковых схем в масштабе от 200:1 до 1000:1, а для пленочных схем — до 50:1. Этот увеличенный рисунок и является первичным оригиналом. Первичный перенос изображения с оригинала на фотопластину осуществляется в редукционной фотокамере (рис. 4, а). Редукционные фотокамеры позволяют производить отсъем с оригиналов, имеющих максимальные размеры 750*750 и 1200*1200 мм соответственно на фотопластины с размерами 60*90 или 90*120 мм. Уменьшение осуществляется ступенчато от 10 до 50 раз. В результате последующей фотохимической обработки (проявления и фиксации изображения) получают промежуточный ФШ на эмульсионной основе

Самым простым методом изготовления оригинала является вырезание увеличенного рисунка топологии в двухслойной пленке, состоящей из прозрачной основы (полиэфирные пленки) и непрозрачного покрытия (красный пластик). Прорезание непрозрачного покрытия осуществляется на координатографе. Управление движениями резца осуществляется либо вручную (ручной координатограф), либо автоматически по программе (автоматический координатограф).

Масштаб оригинала выбирается исходя из двух соображений:

1) требуемой точности изготовления рисунка;

2) размера рабочего поля подложки.

Размеры оригиналов будут увеличены в M раз по сравнению с размерами подложек, которые составляют для пленочных ИС — 8*10, 10*12 мм и т.д. Полученный оригинал должен умещаться на рабочем поле координатографа. Рисунок топологии выполняется для пленочных схем — до 50:1. Этот увеличенный рисунок является первичным оригиналом.

Первичный перенос изображения с оригинала на фотопластину осуществляется в редукционной фотокамере (рис 4, а). Уменьшение осуществляется ступенчато от 10 до 50 раз. В результате последующей фотохимической обработки (проявления и фиксации изображения) получают промежуточный ФШ на эмульсионной основе.

Рис 4. Первичный отсъем оригинала с уменьшением (а), вторичный отсъем промежуточного ФШ с одновременным мультиплицированием (б), контактная печать с эталонного ФШ (в)