Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Tecniche litografiche/Litografia ottica: differenze tra le versioni

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parti del substrato. Viene usata luce per trasferire un disegno geometrico da una foto-maschera, una lastra di generalmente quarzo con zone di trasparenza e di opacità in corrispondenza del disegno geometrico da riprodurre, ad un sostanza chimica sensibile alla luce ([[w:Photoresit|fotoresist]]
steso sopra il substrato.
Successivi trattamenti chimici o fisici modellamodellano il disegno esposto sul materiale sotto il resist.
In un ciclo completo per circuiti integrati un wafer di silicio subisce fino a 50 volte i processi fotolitografici.
 
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riassunte le principali.
=== Pulizia ===
SeNel caso in cui contaminanti sonosiano presenti sulla superfice del wafer sonoessi vengono preventimante usualmente rimossi mediante un trattamento chimico in fase liquida. L'immersione in una soluzione al 50% di [[w:Perossido_di_idrogeno|acqua ossigenata]] (ad alta concentrazione) e acido solforico è in genere la procedura più usata per rimuovere sia tracce organiche che normali contaminanti.
Questo tipo di pulizia è applicabile in genere solo come primo step su wafer di silicio.
 
Nelle fasi successivi tale miscela chimica è in genere dannosa per le strutture già fabbricate.
 
Un risciacquo successivo in acqua deionizzata è il passo successivo. L'acqua deionizzata significa acqua con elevata resistività e quindi con una presenza trascurabile di ioni. L'acqua deionizzata viene utilizzata in molte fasi dei processi di microtecnologia ed in genere per evitare contaminazioni viene prodotta in loco, un apparecchio di deionizzazione dell'acqua è in genere presente in tutte le camere pulite usate per microtecnologie.
 
=== Preparazione ===
Successivamente il wafer viene riscaldato ad una temperatura suficientementesufficientemente altaelevata daper rimuovere
ogni traccia di acqua presente. In genere il trattamento di pulizia deveè esseremaggior fattonecessario super wafer che sono stati conservati a lungo, perin rimuoverequanto ipiù facilmente si sono accumulati contaminanti. Per aumentare l'adesione del resist al substrato venfonovengono spesso utilizzate delle sostanze che aumentano l'adesione la più comune di queste sostanze è l'esametilsilazano ('''HDMS'''). Uno strato monomolecolare di tale sostanza è una ottima interfaccia tra wafer e resist. L'applicazione di tale sostanza può avvenire per immersione e successiva asciugatura o meglio lasciando il wafer in una camera satura di vapori di HDMS per ununa tempodurata di qualche minuto.
 
=== Applicazione del fotoresist===
[[Image:Spinner.jpg|thumb|200px|right|Un esempio di spiinspin coater ]]
Il wafer viene coperto di fotoresist versando poche gocce sulla superficie del wafer e facendo ruotare con una elevata velocità anogolareangolare il wafer attorno al suo centocentro. La tecnica vienaviene chiamata
[[w:Spin_coating|spin coating]], non esistendoesiste una efficace traduzione in italiano. Le velocità angolari tipiche vanno da 1000 giri al minuto fino a 6000 giri al minuto. IlLa tempodurata caratteristicocaratteristica di tale rotazione è dell'ordine del minuto. La diluizione del resist come la velocità angolare influenzano lo spessore del resist il cui spessore può andare da frazioni di [[w:Micron|micron]] a qualche micron.
Aumentare la velocità di rotazione diminisce lo spessore del waferresist.
 
Nel processo di ricopertura mediante spinning, naturalmente uno spessore maggiore di resist si forma sul bordo esterno del wafer, chetale spessore viene rimosso dalla geometria della centrifuga o in una fase successiva.
 
La rimozione del solvente in eccesso viene fatta mantenendo il wafer sopra una piastra riscaldata (pre-bake) a temperatura di circa <math>100\ ^oC</math>, per un tempo di circa 5 minuti. In alcuni casi si preferisce effettuare il processo in un forno in atmosfera di azoto, in questo caso il processo di essiccatura ha una durata maggiore (30 minuti).
 
=== Esposizione e sviluppo ===
Nel processo succesivisuccessivo ilviene fotoresistallineata la maschera al wafer, ponendoli o a contatto o nel cono d'ombra l'uno dell'altro. L'apparecchio che opera tale operazione, chiamato allineatore di maschere, è espostoin allagenere strutturadi luminosaelevato costo e complessità specialmente se opera in proiezione. La litografia ottica, per ragioni di risoluzione (vedi dopo), usa [[w:Ultravioletto|luce ultravioletta]]. I resist più comuni sono positivi, in questo caso il processo di esposizione rende meno stabile il resist, essendo una sostanza polimerica quindi la depolimerizza. Esistono, seppure meno utilizzati, resist negativi, in questo l'esposizione rende il resist più stabile.
(facilita la polimerizzazione).
 
Il cambiamento chimico permette di rimuovere il resist indesiderato in una soluzione opportuna, in genere fortemente [[w:Base_(chimica)|basica]], chiamata sviluppo (l'analogia con il processo fotografico analogico è evidente). Spesso nel caso di litografia ad alta risoluzione per eliminare le frange di interferenza sul bordo delle strutture viene effettuato un ulteriore cottura (post-bake).
 
Lo sviluppo in laboratorio viene effettuato per immersione nella soluzione, mentre nei processi industriali viene effettuato su uno spinner. Il materiale basico più utilizzato è l'[[w:Idrossido_di_sodio|idrossido di sodio]] in soluzione di acqua. Nei processi di fabbricazione dei [[w:MOSFET|MOSFET]] il sodio rappresenta un contaminante indesiderato per l'ossido tra il gate ed il canale, per cui si preferisco usare sviluppo privi di ioni metallici tipo l'drossidoidrossido di tetrametilammonio (TMAH).
 
In seguito il wafer viene sottoposto ad un trattamento termico ad una temperatura superiore ai precedenti trattamenti tra 120 e 180 °C, per qualche decina di minuti. Questo trattamento rende molto più resistente il resist per i processi successivi, ma non è necessario in alcuni processi.
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[[Categoria:Micro e nanotecnologia|Litografia ottica]]
 
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