Травление

Проявление

Проявление скрытого изображения для негативных фоторезистов за­ключается в обработке фотослоя органическим растворителем. При этом участки, не подвергшиеся облучению, растворяются, а облученные участки, где при поглощении ультрафиолетового излучения УФ происходит разрыв

межатомных связей и перестройка структуры (фотополимеризация), сохра­няются (см. рис. 7.15).

В позитивных фоторезистах на участках, подвергшихся облучению, происходит разрушение структуры (деструкция) с образованием кислоты. Для перевода ее в растворимые слои применяют раствор неорганического соединения со щелочными свойствами (КОН, NaOH и др.).

После отмывки от следов проявителя и сушки полученную фотомаску подвергают тепловому задубливанию (120... 180 °С в зависимости от марки фоторезиста), в результате чего окончательно формируются ее защитные свойства.

При травлении в жидких травителях используются водные растворы неорганических соединений (обычно кислот). Химический состав и концен­трация травителя в растворе подбираются так, чтобы поверхностный слой растворялся активно, а нижележащий не растворялся. С травлением в жид­ких травителях связано не только явление подтравливания под фотомаску, но и разброс величины подтравливания в совокупности элементов одного слоя. К моменту окончания растворения слоя в окне фотомаски боковое травление оказывается примерно равным толщине слоя (рис. 7.17), однако момент окончания травления зависит от размеров вытравливаемого элемен­та (окна в маске). В процессе травления имеют место отвод продуктов хи­мической реакции от поверхности в раствор и подвод из раствора свежего травителя. Оба процесса протекают благодаря взаимодиффузии, скорость которой и определяет скорость травления. В мелких элементах массообмен затруднен и скорость травления ниже, чем в крупных элементах. Поскольку

технологическое время травления устанавливают по самому мелкому элементу, более крупные эле­менты «перетравливаются», т. е. имеют большие погрешности размера.

Для повышения точности травления, т. е. уменьшения разброса размеров элементов из-за растравления, необходимо динамическое воздей­ствие травителя на обрабатываемую поверхность. На рис. 7.18 приведена схема установки на основе центрифуги, снабженной тремя форсунками для последовательного травления, отмывки (деионизо-ванной водой) и сушки (подогретым воздухом). Форсунка для травителя обеспечивает ускоренную подачу свежего травителя к поверхности, вытесняя

продукты реакции, а центробежные силы ускоряют отвод отработанного хранителя. Ниже приведены типы применяемых при производстве ИМС травителей:

Ag................................................... т.к. H₂S0₄, HNO₃

А1................................................... рз. щелочи, г. Н₃РО₄

Аи................................................... «царская водка» (к НС1:НКОз=3:1)

Сг.................................................... НС1, H₂SO₄, г. HNO₃

Си................................................... г.к. H₂SO₄, HNO₃

Мо................................................... г.к H₂SO4, г. НМОз, «царская водка»

Ni................................................... рз. кислоты

Pd................................................... HNO₃, г.к. H₂SO₄, «царская водка»

Pt.................................................... «царская водка»

Si.................................................... HNO₃+HF

SiCb................................................. рз. HF

Si₃N_{4..................................................................} г. Н₃Ю₄, к. HF

Та.................................................... HF

Ti.................................................... щелочи, HF, рз. кислоты

V..................................................... HF, НМОз, «царская водка», т.к. H₂SO₄

W............................ _{v..............................} «царская водка», НМОз+HF

Здесь к. — концентрированная; рз. — разбавленная; г. — горячая.

Существенное повышение точности травления достигается при вакуум-плазменных («сухих») методах травле­ния, при которых разрушение слоя про­исходит механически за счет бомбарди­ровки потоком заряженных частиц (ионов инертного газа). Для этого в вакуумной камере при давлении газа 1... 10 Па зажи­гается разряд и обрабатываемая пластина, в данном случае являющаяся катодом, подвергается обработке ионами с энерги­ей до 1 кэВ. Структура полимерной фо­томаски и ее толщина сохраняют ее за­щитные свойства до окончания обработки слоя. Поскольку движение ионов инерт­ного газа (обычно аргона) происходит по нормали к поверхности пластины, вы­травленные участки точно соответствуют размерам окон фотомаски, т. е. эффект подтравливания отсутствует.