Экспонирование является самым существенным этапом при получении рельефов из пленок резиста — в них в результате этой операции создаются скрытые изображения. В фотолитографии

1

шш-

Рис. I. 3. Схема контактного и бесконтактного экспонирования:

1 — свет; 2 — маска; 3 — пространство между маской и слоем ре­зиста (при контактном экспонировании минимальное, при бескон­тактном имеет ширину » 10 мкм); 4 — фоторезист; 5 — диоксид кремния; 6 — кремний.

существует ряд методов экспонирования слоев фоторезистов УФ-светом в области 200—400 нм, генерируемого главным образом ртутными лампами; вводятся эксимерные лазеры [21].

В контактном методе шаблон максимально приближен к по­верхности слоя резиста (рис. 1.3). В бесконтактном методе («кон­тактная печать с зазором») между слоем резиста и маской оста­ется зазор. В проекционном методе плоскости шаблона и слоя резиста оптически сопряжены с помощью проекционной системы (объектива). Первые два метода находят применение вследствие относительно низкой цены аппаратуры и простоты работы, воз­можности экспонирования больших площадей, что обеспечивает высокоэффективные групповые методы обработки изделий. Эти методы используют и в производстве сверхбольших интегральных схем для запоминающих устройств [22]. Проекционный метод бо­лее производителен и надежен, дает меньшую плотность дефектов и поэтому также широко используется в микроэлектронике. Су­ществует ряд способов проекции, важнейшими из которых явля­ются проекция в масштабе 1:1, сканирующий перенос щелью в масштабе 1:1, мультипликация (фотоповторение) в масштабах 1:1, 1 : 10 и др. [23, 24].

Во многих проекционных устройствах используют обычную оптическую систему как линзовую, так и зеркальную. Линзовая система экспонирования состоит из трех главных частей. Оптиче­ская часть образована источником света (ксеноновая или ртутная лампа), конденсором и светофильтром; механическая часть — не­сущей рамой с маской; проекционная часть — объективом, под­ложкой с нанесенным фоторезистом, которые расположены на подвижном столе. Схема проекционной системы изображена на рис. 1.4. Светофильтр дает пучок шириной 10—15 нм, трансфор­мирующийся оптической системой; он обеспечивает достаточную плотность энергии света на слое резиста. Несущая г-н—1 рамка с маской размещаются в плоскости, перпенди - S-r кулярной световому пучку, с допустимым отклонением менее 1 мкм [23].

Механическое движение и фиксация положения стола осуществляются специальным приводом,

j часто с оптическим контролем положения

меток совмещения, заранее нанесенных на

подложку. Вообще оптическое определение по-

4 ложения подложки осуществляется интерферомет-

5 рически (интерферометр Майкельсона), методом сче­та муаровых полос или по специальным меткам

6 совмещения.

Рис. 1.4. Схема проекционной экспозиционной системы:

“7_ / — источник излучения с зеркалом; 2 —конденсор; 3 — фильтр; 4 — мас - т? ка; б —несущая рамка маски; б —объектив; 7 — подложка со слоем фо« У торезиста.

Так как дорого и сложно производить объективы, способные дать высококачественное 1 : 1 изображение сразу на всей площади кремниевой пластины диаметром 7,5—10 см, то для этой цели используют мультипликацию и сканирующий перенос. Мультипли­кация дает возможность получать изображение с высоким разре­шением и на большом поле. Она может быть использована для

изготовления элементов с размерами 1—1,5 мкм. Необходимость применения мультипликации обусловлена тем, что при прочих рав­ных условиях объективы с повышенной разрешающей способ­ностью имеют меньшее поле изображения и наоборот, тем самым для экспонирования с высоким разрешением больших площадей требуется пошаговое экспонирование всего поля. Эта система тре­бует прецизионного механического движения подложки, дающего возможность шаг за шагом абсолютно точно совмещать изобра­жение различных слоев на всей площади кремниевой подложки. Более низкая производительность мультипликации компенсируется лучшим качеством изображения; метод находит все более широ­кое применение [24].

При сканирующем переносе щели в масштабе 1 : 1 по всей пло­щади кремниевой подложки (рис. 1.5, а) используется зеркальный объектив со сферическим зеркалом — система Micralin Perkin-

Elmer [23, 25]. Свет ртутной лампы проходит через конденсор и дугообразную щель шириной в несколько миллиметров, световая дуга проектируется объективом так, чтобы перекрыть подложку по всей ее ширине; маска и кремниевая подложка непрерывно движутся под этой дугой при помощи сканирующего механизма, который обеспечивает экспонирование подложки по всей ее длине. Так как разработанная оптическая система позволяет работать с минимальными искажениями, то это дает возможность произво­дить схемы с элементами размером 1—1,5 мкм, отклонением

Рнс. I. 5. Принцип 1 : 1 сканирующего (а) н растрового {б) методов:

/ — маска; 2 —оптическая система; 3 —подложка; 4 — направление одновременного движе­ния маскн и подложки.

±0,4 мкм при экспонировании светом с длиной волны 350— 430 нм. Высокая производительность (около 40 пластин в час) обусловила широкое использование этого проекционного метода в практике большинства ведущих зарубежных фирм.

В растровом методе используется узкий световой пучок, а ска­нирование проводится в двух взаимно перпендикулярных направ­лениях. Принцип растрового сканирования изображен на рис. I. 5,6.