В предыдущих статьях мы познакомили вас с изготовлением пластин, процессами окисления и частичной историей интегральных схем. Теперь давайте продолжим изучение процесса фотолитографии, при котором рисунки электронных схем переносятся на пластину. Фотолитография похожа на фотографирование пленочной камерой, но как именно она работает?

Фотолитография, аналогичная проявке черно-белых фотографий.

Фотолитография, обычно называемая «фото», получила свое название в честь процесса переноса схем на пластины путем экспонирования рисунков через фотомаску. Создание реплик на пластинах похоже на проявку черно-белых пленок на светочувствительной бумаге.

Поскольку структуры схем становятся все более плотными, компоненты микросхем также необходимо уменьшать с помощью высокоточных наномасштабных процессов. Создание этих более тонких рисунков схем во многом зависит от процесса фотолитографии. Поэтому, поскольку размеры чипов уменьшаются, необходима высокая точность и передовые технологии фотолитографии.

Подготовка к рисованию схем на пластинах.

Давайте подробнее рассмотрим процесс фотолитографии. Первым шагом является использование программного обеспечения для автоматизированного проектирования (EDA) для разработки рисунков схем, которые будут нарисованы на пластине. На основе этого образца электронной схемы инженеры создадут точно спроектированную компоновку, определяющую уровень интеграции полупроводникового чипа.

Создание фотомасок, которые действуют аналогично фотографическим негативам.

Используя хром (Cr), микросхемы переносят на стеклянную подложку из сверхчистого кварца, чтобы создать фотомаску, отражающую схему. Фотомаска, также известная как сетка, действует как фотопленка, отражая схемы. Чтобы добиться более мелкого рисунка, фотошаблон проектируется так, чтобы он был намного больше размеров схемы, а затем оптически сжимался на пластине с помощью линзовой оптики.

Процесс фотолитографии включает этапы нанесения покрытия, экспонирования и проявления.

1. Покрытие: на поверхность пластины наносится слой фоторезиста (PR).

Когда подготовка завершена, следующим шагом будет нанесение узоров на пластину. Сначала на поверхность пластины равномерно наносится слой фоторезиста (ПР), чувствительного к свету. Благодаря этому пластина действует как светочувствительная бумага, используемая при проявке фотографий. Слой фоторезиста должен быть тонким и однородным, а также высокочувствительным к ультрафиолетовому излучению для создания высококачественных и точных рисунков схем.

2. Экспонирование: схемы рисуются на пластине с помощью света.

С помощью степпера схема фотомаски проецируется и переносится на пластину, покрытую фоторезистом, с помощью ультрафиолетового света. Этот процесс называется «пошаговое воздействие». Из-за высокой точности, необходимой для полупроводниковых чипов, область воздействия выбирается и точно контролируется.

3. Разработка. Схемы формируются в процессе разработки.

Последний этап процесса фотолитографии называется проявлением и аналогичен процессу проявления фотографии. Этот шаг имеет решающее значение, поскольку он определяет окончательную форму рисунка схемы на пластине. По мере распыления раствора проявителя на пластину происходит выборочное удаление определенных участков для создания желаемого рисунка.

Фоторезист может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от его реакции на свет. Если используется позитивный фоторезист, участки, подвергшиеся воздействию света (экспонированные), удаляются во время проявления, оставляя после себя неэкспонированные участки. И наоборот, если используется негативный фоторезист, происходит обратное.

После завершения этапа разработки процесс фотолитографии завершается. Для тщательного осмотра пластины используются различные инструменты, в том числе оптические микроскопы. Только пластины, прошедшие все проверки, переходят к следующему этапу.

В этой статье мы представили процесс фотолитографии, который включает в себя проецирование точных схем на пластину. Следите за обновлениями в следующей части этой серии, где мы узнаем, как выборочно удалять ненужные материалы в процессе травления, чтобы создать на пластине желаемый рисунок схемы.