Метод фотолитографии
Фотолитография – совокупность фотохимических процессов, позволяющая получить на поверхности пластины микроизображения, повторяющие отдельные элементы интегральной схемы.
Основной рабочий инструмент – фотошаблон, а для формирования фоторезистивного слоя применяются фоторезисты.
Контактная фотолитография
Метод применяется при изготовлении топологически сложных тонкоплёночных структур или схем с большим количеством элементов. Фотолитографией формируются резисторы, индуктивности, внутрисхемные соединения и контактные площадки.
Сначала изготавливается фотооригинал: чёрно-белое или другое контрастное изображение в увеличенном масштабе. Обычно фотооригинал вычерчивается тушью в масштабе 1000:1 в позитивном изображении. После этого изготавливают фотошаблон - рисунок в масштабе 1:1 на плёнке или пластине путём перефотографирования фотооригинала. Затем на поверхность пластины наносят фоторезист - светоточувствительное многокомпонентное вещество, устойчивое после проявления к воздействию агрессивных сред. В негативном методе фоторезист под действием УФ облучения полимеризуется и становится устойчивым к травителям, в позитивном методе будут вытравливаться засвеченные участки.
Технология контактного фотолитографического процесса:
1. Очистка поверхности платы;
2. Нанесение фоторезиста;
3. Сушка;
4. Совмещение фотошаблона с подложкой;
5. Экспонирование УФ облучением;
6. Проявление;
7. Задубливание;
8. Травление скрытых участков подложки (травитель не должен воздействовать на материал основания);
9. Удаление фоторезиста.
Различают одинарную и двойную фотолитографию. Одинарная фотолитография выполняется в сочетании с методом съёмной маски. При двойной фотолитографии сначала напыляют резистивный и проводящий слои, после этого первой фотолитографией формируют конфигурацию проводников и контактных площадок, а затем второй фотолитографией формируют резисторы.
Факторы, ограничивающие возможности применения контактной фотолитографии:
§ Неизбежность механических повреждений рабочих поверхностей фотошаблонов и пластин при их совмещении;
§ Налипание фоторезиста на фотошаблон;
§ Неидеальность плоскостности контактируемых поверхностей;
§ Неизбежность смещения фотошаблона относительно пластины при переходе от совмещения к экспонированию.
Бесконтактная фотолитография
Фотолитография на микрозазоре: метод основан на использовании эффекта множественного источника излучения. УФ лучи падают на фотошаблон и подложку под углом. За счёт наклона лучей дифракционные явления устраняются, что приводит к повышенной точности рисунка.
Проекционная фотолитография: метод отличается техникой выполнения операций совмещения и экспонирования. Изображение фотошаблона проецируется на пластину, покрытую фоторезистом через специальный объектив с высокой разрешающей способностью. При этом отсутствует контакт фотошаблона с фоторезистом. Процесс упрощается, исключается проблема тонкой установки зазора пластина – фотошаблон. Сложность заключается в разработке высокоразрешающих объективов на большие поля изображения.