Nel processo di fabbricazione dei circuiti integrati, esiste un collegamento importante——LitografiaProprio grazie a ciò, possiamo implementare funzioni su chip minuscoli. La moderna tecnologia di incisione risale a 190 anni fa. Nel 1822, dopo aver sperimentato con la luce su vari materiali, il francese Nicéphore Niepce iniziò a cercare di copiare un'impronta (un disegno) incisa su carta oleata. Posizionò la carta oleata su un vetrino, che fu poi ricoperto di asfalto disciolto in olio vegetale. Dopo 2 o 3 ore di esposizione al sole, l'asfalto nella parte trasparente si induriva visibilmente, mentre quello nella parte opaca rimaneva morbido e poteva essere rimosso con una miscela di colofonia e olio vegetale. Incidendo una lastra di vetro con un acido forte, Niepce realizzò nel 1827 una replica dell'incisione del vescovo d'Amboise.

Oltre 100 anni dopo l'invenzione di Niepce, durante la Seconda Guerra Mondiale, la fotolitografia fu utilizzata per la prima volta per realizzare circuiti stampati, ovvero circuiti in rame su substrati di plastica. Nel 1961, la fotolitografia venne impiegata per produrre un gran numero di minuscoli transistor su silicio, con una risoluzione di 5 µm all'epoca. Oggi, oltre alla litografia a luce visibile, sono emersi metodi a risoluzione ancora più elevata, come la litografia a raggi X e la litografia a particelle cariche.

La cosiddetta fotolitografia, secondo la definizione di Wikipedia, è una fase importante nel processo di fabbricazione dei dispositivi a semiconduttore. Questa fase utilizza l'esposizione e lo sviluppo per riprodurre strutture geometriche sullo strato di fotoresist, e successivamente trasferisce il disegno dalla fotomaschera al substrato tramite un processo di incisione. Il substrato in questione non comprende solo i wafer di silicio, ma può essere costituito anche da altri strati metallici e dielettrici, come il vetro e lo zaffiro nel caso dei semiconduttori.

fotolitografiaPrincipi di baseSfrutta le caratteristiche del fotoresist (o fotoresist) per formare una resistenza alla corrosione grazie a una reazione fotochimica dopo l'esposizione alla luce, e il disegno sulla maschera viene inciso sulla superficie da lavorare.

Principio e intenzione della litografia

La litografia non è un processo semplice, si articola in molte fasi:

processo di fotolitografia

Descriviamo nel dettaglio il processo di fotolitografia:

1.Pulizia impeccabile

Lo scopo della pulizia dei wafer di silicio è rimuovere i contaminanti, le particelle, ridurre i fori e altri difetti e migliorare l'adesione del fotoresist.

Passaggi di base:Pulizia chimica - risciacquo - asciugatura.

Dopo essere stati sottoposti a diversi processi di lavorazione, i wafer di silicio presentano superfici gravemente contaminate. In generale, la contaminazione sulla superficie dei wafer di silicio può essere suddivisa approssimativamente in tre categorie:

A. Contaminazione da impurità organiche:Può essere rimosso mediante la dissoluzione di reagenti organici e la tecnologia di pulizia a ultrasuoni.

Rimuovere.

B. Contaminazione da particelle:Per rimuovere le particelle con una dimensione pari o superiore a 0.4 μm si possono utilizzare metodi fisici, come lo sfregamento meccanico o la tecnologia di pulizia a ultrasuoni, mentre per rimuovere le particelle con una dimensione pari o superiore a 0.2 μm si possono utilizzare onde megasoniche.

C. Contaminazione da ioni metallici:Per rimuovere la contaminazione è necessario utilizzare metodi chimici. Sulla superficie dei wafer di silicio si riscontrano due principali categorie di contaminazione da impurità metalliche:

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a. Un tipo prevede che ioni o atomi contaminanti vengano dispersi e si attacchino alla superficie del wafer di silicio tramite adsorbimento.

b. L'altro tipo prevede che gli ioni metallici caricati positivamente acquisiscano elettroni e si attacchino (come nel caso della "elettrodeposizione") alla superficie del wafer di silicio.

wafer di silicio lucidatoLo scopo della pulizia chimica è rimuovere questa contaminazioneIn generale, per pulire e rimuovere le contaminazioni si possono utilizzare i seguenti metodi.

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a. Utilizzare un forte agente ossidante per provocare l'"elettrodeposizione", l'ossidazione in metallo, la dissoluzione nella soluzione detergente o l'adsorbimento sulla superficie del wafer di silicio degli ioni metallici attaccati alla superficie del silicio. 

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b. Utilizzare ioni positivi forti, innocui e di piccolo diametro (come H+) per sostituire gli ioni metallici adsorbiti sulla superficie del wafer di silicio e dissolverli nella soluzione detergente.

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c. Utilizzare una grande quantità di acqua deionizzata per la pulizia a ultrasuoni al fine di eliminare gli ioni metallici presenti nella soluzione.

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Dal 1970, anno in cui fu introdotto il processo di pulizia chimica a immersione RCA dal laboratorio americano RCA, questo metodo è stato ampiamente utilizzato. Nel 1978, il laboratorio RCA ha lanciato anche il processo di pulizia a ultrasuoni. Negli ultimi anni, sono state continuamente sviluppate diverse tecnologie di pulizia basate sulla teoria della pulizia RCA, come ad esempio: la tecnologia di pulizia chimica a spruzzo centrifugo introdotta dalla società americana FSI, la tecnologia di pulizia a flusso completo con sistema a troppopieno chiuso introdotta dalla società americana CFM, la tecnologia di pulizia chimica intermedia tra immersione e sistema chiuso (come il sistema di pulizia Goldfinger Mach2) introdotta dalla società americana VERTEQ, la tecnologia di pulizia a doppio lato con sassafras della società americana SSEC (ad esempio, il sistema di pulizia M3304 DSS), la tecnologia di pulizia ad acqua ionizzata dielettrica senza sostanze chimiche giapponese (pulizia con acqua ionizzata ultrapura dielettrica), che ha portato la tecnologia di pulizia superficiale dei wafer lucidati a un nuovo livello, e la tecnologia di pulizia chimica dei wafer di silicio a base di HF/O3.

2.Vapore di precottura e primer 

Poiché il fotoresist contiene solvente, il wafer di silicio rivestito con fotoresist deve essereCirca 80 gradiLa disidratazione termica dei wafer di silicio può rimuovere l'umidità dalla superficie del wafer e migliorare l'adesione tra il fotoresist e la superficie, solitamente a circa 100 °C. Questo viene fatto in concomitanza con l'applicazione del primer.

Il rivestimento di primer migliora l'adesione tra il fotoresist (PR) e la superficie del wafer. Ampiamente utilizzato: esametildisilammina (HMDS), rivestimento in vapore di HMDS prima del rivestimento per centrifugazione del PR, raffreddamento dei wafer con piastre di raffreddamento prima del rivestimento del PR.

Applicazione a vapore di pre-cottura e primer

3.Rivestimento fotoresist

Le fasi usuali per il rivestimento con fotoresist prevedono un'ossidazione a umido a 900-1100 gradi prima dell'applicazione del fotoresist stesso. Lo strato di ossido può fungere da maschera per l'incisione chimica a umido o l'impiantazione di boro. Come primo passo del processo di fotolitografia, un sottile strato di un composto polimerico organico sensibile alla luce UV, comunemente noto come fotoresist, viene applicato sulla superficie del campione (SiO2). Il fotoresist viene prelevato dal contenitore e depositato sulla superficie del campione posizionato nella macchina per il rivestimento con colla (il campione è fissato al supporto mediante pressione negativa sotto vuoto). Il campione viene quindi ruotato ad alta velocità, la cui velocità è determinata dalla viscosità della colla e dallo spessore desiderato. A tali velocità elevate, la colla fluisce verso i bordi per effetto della forza centrifuga.

processo di incollaggioSi tratta del primo e più importante passaggio nel processo di conversione grafica. La qualità della colla influisce direttamente sulla densità dei difetti del dispositivo elaborato. Per garantire la ripetibilità della larghezza della linea e dei successivi tempi di sviluppo, l'uniformità dello spessore della colla dello stesso campione e la coerenza dello spessore della colla tra campioni diversi non devono superare ±5 nm (per uno spessore di colla di 1.5 µm, è ±0.3%).

La determinazione dello spessore target del fotoresist considera principalmente le proprietà chimiche del resist stesso e la finezza delle linee e degli spazi nel pattern da copiare. Uno strato di colla troppo spesso comporterà una copertura o una connessione dei bordi, un aspetto irregolare o a chiazze e una diminuzione della resa. Nei MEMS, lo spessore della colla (dopo la cottura) è compreso tra 0.5 e 2 µm, mentre per la produzione di microstrutture speciali, lo spessore della colla può talvolta raggiungere l'ordine di 1 cm. In quest'ultimo caso, il rivestimento per centrifugazione verrà sostituito da metodi come la colatura della colla o la polimerizzazione della colla al plasma. L'ottimizzazione del processo convenzionale di rivestimento con fotoresist deve considerare la velocità di gocciolamento della colla, la quantità di colla gocciolata, la velocità di rotazione, la temperatura e l'umidità ambiente, ecc. La stabilità di questi fattori è molto importante.

Permettetemi di spiegarvi che i componenti principali di una fotoresist sono un polimero (resina), un sensibilizzatore e un solvente. La struttura del polimero cambia quando viene irradiato, il solvente ne permette l'espulsione e la formazione di una pellicola sottile sulla superficie del campione, mentre il sensibilizzatore controlla la reazione chimica della fase polimerica. Le fotoresist che non contengono sensibilizzatori sono talvolta chiamate sistemi unitari o monocomponenti, mentre quelle che contengono sensibilizzatori sono chiamate sistemi binari. I solventi o altri additivi non vengono solitamente inclusi nel calcolo perché non partecipano direttamente alla reazione fotochimica della fotoresist.

In base a diverse proprietà, i fotoresist possono essere suddivisi inColla positivaandColla negativa.      

Agli albori dello sviluppo dei processi, la colla negativa ha sempre dominato la fotolitografia. Con l'avvento dei circuiti integrati VLSI e delle dimensioni dei pattern di 2-5 micron, la colla negativa non era più in grado di soddisfare i requisiti. È quindi comparsa la colla positiva, il cui svantaggio era la scarsa capacità di adesione.

L'utilizzo di una colla positiva richiede l'inversione della polarità della maschera, operazione che non si limita al semplice capovolgimento del pattern. Poiché la maschera è realizzata con due diversi fotoresist, le dimensioni ottenute tramite fotolitografia sulla superficie del wafer risultano differenti. A causa dell'effetto di diffrazione della luce attorno al pattern, la dimensione del pattern ottenuta combinando la maschera negativa e la maschera a campo chiaro sullo strato di fotoresist è inferiore alla dimensione del pattern sulla maschera stessa. L'utilizzo di una combinazione di fotoresist positivo e maschera a campo scuro aumenterà le dimensioni del pattern sullo strato di fotoresist.

Rivestimento fotoresist

4.Cottura morbida

Dopo l'applicazione del fotoresist, è necessaria una leggera asciugatura. Questa fase è anche chiamata pre-cottura. La pre-cottura permette di far evaporare il solvente presente nel fotoresist e di rendere lo strato di fotoresist applicato più sottile.

Nelle resine fotosensibili liquide, i componenti solventi rappresentano il 65%-85%. Sebbene la resina fotosensibile liquida si trasformi in una pellicola solida dopo la rimozione della colla, rimane comunque un 10%-30% di solvente, che si contamina facilmente con la polvere. La cottura ad alta temperatura permette di far evaporare il solvente dalla resina fotosensibile (il contenuto di solvente si riduce a circa il 5% dopo la pre-cottura), diminuendo così la contaminazione da polvere. Allo stesso tempo, questo passaggio riduce anche le tensioni sulla pellicola causate dalla rotazione ad alta velocità, migliorando l'adesione al substrato di resina fotosensibile.

Durante il processo di precottura, a causa della volatilizzazione del solvente, lo spessore del fotoresist si riduce. Generalmente, lo spessore del fotoresist si riduce di circa il 10%-20%.

Sistemi di cottura

5.allineamento

La tecnologia di allineamento in fotolitografia è una fase cruciale prima dell'esposizione. Essendo una delle tre tecnologie fondamentali della fotolitografia, la precisione di allineamento richiesta è generalmente pari a 1/7 - 1/10 della larghezza minima della linea. Con l'aumentare della risoluzione della fotolitografia, i requisiti di precisione di allineamento diventano sempre più stringenti. Ad esempio, per una larghezza di linea di 45 μm, la precisione di allineamento richiesta è di circa 5 μm.

Sulla scia dei miglioramenti nella risoluzione della litografia, anche la tecnologia di allineamento ha conosciuto uno sviluppo rapido e diversificato. Dal punto di vista dei principi di allineamento e della classificazione delle strutture di marcatura, la tecnologia di allineamento si è evoluta dai primi metodi di allineamento geometrico per immagini nella litografia a proiezione, tra cui l'allineamento di immagini video e l'allineamento con microscopio binoculare, fino ai successivi metodi di allineamento con lenti di Fresnel, allineamento per intensità di interferenza, interferenza eterodina laser e frange di moiré. Dal punto di vista dei segnali di allineamento, comprende principalmente l'allineamento di immagini microscopiche marcate, l'allineamento basato su informazioni di intensità luminosa e l'allineamento basato su informazioni di fase.

La regola di allineamento prevede che, per la prima fotolitografia, l'asse Y della maschera sia perpendicolare (a 90°) al bordo piatto del wafer, come mostrato in figura. Le maschere successive vengono allineate con la maschera precedente utilizzando dei marcatori di allineamento. Il marcatore di allineamento è un motivo speciale (vedi immagine) distribuito sul bordo di ogni pattern del chip. Dopo il processo di fotolitografia, i marcatori di allineamento rimarranno sulla superficie del chip in modo permanente e potranno essere utilizzati per l'allineamento successivo.

Metodo di allineamentoincludono:

a. Pre-allineamento, allineamento laser automatico attraverso tacca o superficie piana sul wafer di silicio

b. Attraverso il segno di allineamento, situato sulla scanalatura di taglio. Inoltre, l'allineamento interstrato, ovvero la precisione di sovrapposizione, garantisce l'allineamento tra la grafica e la grafica esistente sul wafer di silicio.

6.Esposizione

In questa fase, il fotoresist che ricopre il substrato viene illuminato selettivamente con luce di una specifica lunghezza d'onda. Il fotosensibilizzatore presente nel fotoresist subisce una reazione fotochimica che modifica la composizione chimica dell'area illuminata dal fotoresist positivo (area fotosensibile) e dell'area non illuminata dal fotoresist negativo (area non fotosensibile). Queste aree, la cui composizione chimica è cambiata, possono essere disciolte in uno specifico rivelatore nella fase successiva.

Dopo essere stato esposto alla luce, l'agente fotosensibile DQ presente nel fotoresist positivo subisce una reazione fotochimica trasformandosi in chetene, che viene ulteriormente idrolizzato in acido indenecarbossilico (CA). La solubilità dell'acido carbossilico in un solvente alcalino è circa 100 volte superiore a quella della parte non sensibilizzata del fotoresist. L'acido carbossilico prodotto favorisce anche la dissoluzione della resina fenolica. Sfruttando le diverse solubilità dei fotoresist fotosensibili e non fotosensibili in solventi alcalini, è possibile trasferire il pattern della maschera.

metodo di esposizioneincludono:

a. Nella stampa a contatto (Contact Printing), la maschera è a diretto contatto con lo strato di fotoresist.

b. Stampa di prossimità: la piastra della maschera e lo strato di fotoresist sono leggermente separati, di circa 10-50 μm.

c. Stampa a proiezione. Tra la maschera e il fotoresist viene utilizzata una lente per focalizzare la luce e ottenere l'esposizione.

d. Stepper

Permettetemi di dire una cosa speciale quiesposizione della proiezioneClassificazione:

I due parametri più importanti in termini di esposizione sono:

1. Energia di esposizione (Energia)

2. Concentrazione

Se l'energia e la lunghezza focale non sono regolate correttamente, non è possibile ottenere immagini con la risoluzione e le dimensioni richieste. Ciò indica che le dimensioni principali dell'immagine superano l'intervallo consentito.

7.sviluppo

Aggiungendo il rivelatore dopo il processo di esposizione, le aree fotosensibili del fotoresist positivo e le aree non fotosensibili del fotoresist negativo si dissolveranno nel rivelatore. Una volta completato questo passaggio, il disegno nello strato di fotoresist sarà visibile. Per migliorare la risoluzione, quasi ogni tipo di fotoresist ha un rivelatore specifico che garantisce risultati di sviluppo di alta qualità.

Il processo di sviluppo trasforma il pattern recessivo formatosi durante il processo di esposizione in un pattern dominante, con o senza fotoresist, che può essere utilizzato come maschera per la fase successiva di elaborazione. Ciò che avviene durante lo sviluppo è un processo di dissoluzione selettiva, e l'aspetto più importante è il rapporto tra la velocità di dissoluzione (DR) tra l'area esposta e l'area non esposta. La pellicola positiva commerciale ha un rapporto DR superiore a 1000, una velocità di dissoluzione di 3000 nm/min nell'area esposta e solo pochi nm/min nell'area non esposta.

Attualmente ci sono due metodi di sviluppo, uno èsviluppo umido, che è ampiamente utilizzato nei circuiti integrati e nella microlavorazione, l'altro èSviluppo a secco.

a. Sviluppo a immersione di wafer di silicio per l'intera scatola (sviluppo in batch).

Svantaggi: elevato consumo di risorse da parte degli sviluppatori; scarsa uniformità dello sviluppo;

b. Sviluppo a spruzzo continuo/Sviluppo ad autorotazione. Uno o più ugelli spruzzano la soluzione di sviluppo sulla superficie del wafer di silicio mentre quest'ultimo ruota a bassa velocità (da 100 a 500 giri/min). Il modello di spruzzo degli ugelli e la velocità di rotazione del wafer sono parametri di regolazione fondamentali per ottenere la ripetibilità del tasso di dissoluzione e l'uniformità da wafer a wafer.

c. Sviluppo a pozza (pozzanghera). Spruzzare una quantità sufficiente (ma non eccessiva, per ridurre al minimo l'umidità sul retro) di sviluppatore sulla superficie del wafer in modo da formare una pozzanghera (mantenere basso il flusso di sviluppatore per ridurre le variazioni della velocità di sviluppo sui bordi). Il wafer di silicio viene fissato o ruotato lentamente. Generalmente, si utilizzano più applicazioni di sviluppatore tramite centrifugazione: applicare la prima volta, tenere premuto per 10-30 secondi e rimuovere; applicare la seconda volta, tenere premuto e rimuovere. Quindi risciacquare con acqua deionizzata (per rimuovere tutte le sostanze chimiche da entrambi i lati del wafer) e asciugare tramite centrifugazione. Vantaggi: minore dosaggio di sviluppatore; sviluppo uniforme del wafer di silicio; gradiente di temperatura minimizzato.

Sviluppatore:

a. Sviluppatore per fotoresist positivo. Lo sviluppatore per la colla positiva è una soluzione acquosa alcalina. KOH e NaOH non sono generalmente utilizzati nella produzione di circuiti integrati perché possono causare contaminazione da ioni mobili (MIC, contaminazione da ioni mobili). Lo sviluppatore per gel positivo più comune è l'idrossido di tetrametilammonio (TMAH) (concentrazione equivalente standard 0.26, temperatura 15~250 °C). Durante l'esposizione del fotoresist I-line si genera acido carbossilico. L'alcali e l'acido presenti nello sviluppatore TMAH neutralizzano il fotoresist esposto, mentre il fotoresist non esposto non subisce alcun effetto; la resina fenolica contenuta nel fotoresist a amplificazione chimica (CAR, Chemical Amplified Resist) esiste sotto forma di PHS. L'acido generato dal PAG nel CAR rimuove il gruppo protettivo (t-BOC) nel PHS, consentendo al PHS di dissolversi rapidamente nello sviluppatore TMAH. Durante l'intero processo di sviluppo, il TMAH non reagisce con il PHS.

b. Sviluppatore per fotoresist negativo. Xilene. Il liquido di pulizia è acetato di butile, etanolo o tricloroetilene.

in via di sviluppoFAQ:

a. Sviluppo incompleto. Il fotoresist rimane sulla superficie. Causato da una quantità insufficiente di sviluppatore;

b. In fase di sviluppo. Le pareti laterali sviluppate non sono verticali, a causa di tempi di sviluppo insufficienti;

c. Sovra-sviluppo. Il fotoresist vicino alla superficie viene eccessivamente disciolto dal rivelatore, formando gradini. Il tempo di sviluppo è troppo lungo.

8.Cottura dura

Una volta completato lo sviluppo del resist, il pattern è sostanzialmente determinato, ma è necessario stabilizzare le proprietà del fotoresist. Ciò può essere ottenuto mediante un processo di essiccazione rapida, noto anche come indurimento. Durante questo processo, il trattamento ad alta temperatura può essere utilizzato per rimuovere il solvente residuo nel fotoresist, migliorare l'adesione del fotoresist alla superficie del wafer di silicio e aumentarne la resistenza all'incisione nei successivi processi di incisione e impiantazione ionica. Inoltre, il fotoresist si ammorbidisce ad alte temperature, assumendo uno stato fuso simile a quello del vetro. Questo processo leviga la superficie del fotoresist grazie all'azione della tensione superficiale e riduce i difetti (come i microfori) nello strato di fotoresist, correggendo così il profilo dei bordi del pattern.

Dopo lo sviluppo, l'intero campione viene trattato con plasma di O2 per rimuovere eventuali residui indesiderati, un processo chiamato descumming. In particolare, sia per la colla negativa che per quella positiva, dopo lo sviluppo un sottile strato di polimero rimarrà all'interfaccia originale tra la colla e il substrato. Questo problema è più grave nelle strutture di dimensioni inferiori a 1 µm o con un elevato rapporto profondità/larghezza. Naturalmente, anche lo spessore della colla residua diminuirà durante il processo di descumming, ma l'impatto non sarà eccessivo.

Infine, prima dell'incisione o della verniciatura, è necessaria una cottura a caldo per rimuovere i residui di sviluppatore e acqua, e una ricottura per migliorare le condizioni di adesione interfacciale dovute alla penetrazione e all'espansione durante il processo di sviluppo. Allo stesso tempo, aumenta la durezza della colla e migliora la resistenza all'incisione. La temperatura di cottura a caldo è generalmente di 120 gradi o più, e il tempo è di circa 20 minuti. Il principale limite è che le alte temperature possono degradare i bordi del disegno e renderne difficile la rimozione dopo l'incisione.

Metodo: Piastra riscaldante, 100~1300°C (leggermente superiore alla temperatura di transizione vetrosa Tg), 1~2 minuti.

Scopo:

a. Far evaporare completamente il solvente nel fotoresist (per evitare di contaminare l'ambiente di successiva impiantazione ionica, ad esempio, l'azoto presente nel fotoresist a base di resina fenolica DNQ causerà la rottura locale del fotoresist);

b. Pellicola rigida per migliorare la capacità del fotoresist di proteggere la superficie inferiore durante l'impiantazione ionica o l'incisione;

c. Migliorare ulteriormente l'adesione tra il fotoresist e la superficie del wafer di silicio;

d. Ridurre ulteriormente l'effetto dell'onda stazionaria.

FAQ:

a. Cottura insufficiente. Indebolire la resistenza del fotoresist (resistenza all'incisione e capacità di blocco nell'impiantazione ionica); ridurre la capacità di riempimento degli spazi vuoti per il foro dell'ago; ridurre l'adesione al substrato.

b. Cottura eccessiva. Provoca il flusso del fotoresist, che riduce la precisione del pattern e peggiora la risoluzione. Inoltre, è possibile utilizzare anche l'ultravioletto profondo (DUV, Deep Ultra-Violet) per indurire la pellicola. La resina fotoresist positiva viene reticolata per formare un sottile guscio superficiale duro, che aumenta la stabilità termica del fotoresist. Nei successivi processi di incisione al plasma e impiantazione ionica (125~2000 °C), la riduzione della risoluzione causata dal flusso del fotoresist ad alta temperatura viene ridotta.

9.Incisione o impiantazione ionica

L'incisione chimica è un processo utilizzato nella produzione di dispositivi a semiconduttore che impiega agenti chimici per rimuovere selettivamente parti specifiche di uno strato depositato. L'incisione è fondamentale per le prestazioni elettriche del dispositivo. Se si verificano errori durante il processo di incisione, il wafer di silicio risulterà inutilizzabile e difficile da recuperare, pertanto è necessario un rigoroso controllo del processo. Ogni strato di un dispositivo a semiconduttore viene sottoposto a diverse fasi di incisione.

La tecnica di incisione si divide generalmente in incisione a fascio di elettroni e fotolitografia. La fotolitografia richiede un'elevata planarità del materiale, pertanto necessita di un alto grado di pulizia. Tuttavia, per l'incisione a fascio di elettroni, poiché la lunghezza d'onda degli elettroni è estremamente corta, la risoluzione è molto migliore rispetto alla fotolitografia. Non essendo necessaria alcuna maschera, i requisiti di planarità non sono elevati, ma l'incisione a fascio di elettroni è lenta e l'attrezzatura è costosa.

Nella maggior parte delle fasi di incisione, porzioni dello strato superiore del wafer sono protette da una "maschera" che non può essere incisa, consentendo la rimozione selettiva di specifiche porzioni dello strato. In alcuni casi, il materiale della maschera è fotoresistivo, in modo simile al principio utilizzato nella fotolitografia. In altri casi, la maschera di incisione deve essere resistente a determinate sostanze chimiche e il nitruro di silicio può essere utilizzato per creare una "maschera" di questo tipo.

L'impiantazione ionica è un metodo tecnico che accelera ioni specifici in un campo elettrico e li incorpora in un altro materiale solido. L'utilizzo di questa tecnologia permette di modificare le proprietà fisiche e chimiche dei materiali solidi ed è ormai ampiamente impiegato nella produzione di dispositivi a semiconduttore e nella ricerca su alcuni materiali. L'impiantazione ionica può causare trasformazioni nucleari o alterare la struttura cristallina di alcuni materiali solidi.

10Rimozione del fotoresist

La funzione principale del fotoresist è quella di proteggere la porzione di substrato sottostante mentre l'intera area viene sottoposta a processi chimici o meccanici. Pertanto, al termine di tali processi, il fotoresist deve essere completamente rimosso. Questa fase è detta rimozione della colla. Solo i fotoresist stabili alle alte temperature, come le poliimmidi fotosensibili, possono essere lasciati sul dispositivo come strato intermedio o tampone.

Per evitare danni alla superficie da trattare, è necessario utilizzare metodi chimici delicati a basse temperature. L'applicazione di ultrasuoni può inoltre migliorare le prestazioni di rimozione. Alcune soluzioni di rimozione note non sono efficaci su superfici metalliche come l'alluminio a causa di problemi di corrosione; in questo caso, si ricorre prima all'ozono o al plasma di ossigeno (incenerimento). Questi plasmi si sono dimostrati efficaci anche come agenti di rimozione per la fotolitografia su superfici non in alluminio, tuttavia, il danneggiamento della superficie del dispositivo rimane un problema da affrontare.

Dopo l'incisione o l'impiantazione ionica, il fotoresist non è più necessario come strato protettivo e può essere rimosso. I metodi di rimozione della colla si classificano come segue:

Rimozione della colla bagnata

Rimozione con solventi organici: utilizzare solventi organici per rimuovere il fotoresist

Solvente inorganico: Utilizzando alcuni solventi inorganici, l'elemento carbonio presente nel fotoresist, una sostanza organica, viene ossidato in anidride carbonica e quindi rimosso.

Rimozione a secco del fotoresist: utilizzo del plasma per rimuovere il fotoresist

Oltre a questi processi principali, vengono spesso utilizzati alcuni processi ausiliari, come l'incisione uniforme su un'ampia area per ridurre lo spessore del substrato, o il processo di rimozione delle irregolarità dei bordi, ecc. In genere, nella produzione di chip semiconduttori o altri componenti, un substrato deve essere fotolitografato più volte.

Quelle sopra descritte sono le fasi della fotolitografia. Le raccolgo qui per tutti. Spero possiate correggerle.

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