ФОТОШАБЛОН ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛАСТИН

Полезная модель относится к области электронной техники, а именно к конструкциям фотошаблонов, применяемым для фотолитографической обработки полупроводниковых пластин.
Известны фотошаблоны, состоящие из прозрачной плоской пластины и светонепроницаемого покрытия с полем рабочих модулей, полученных методом мультипликации, на поверхности которой выполнен рисунок из маскирующих материалов (Фотолитография в производстве полупроводниковых приборов. Ф.П. Пресс, М., «Энергия», 1968, с. 159-161; А.с. СССР 938338, класс H01L 21/26, от 30.10.1978 г.).
Поле мультипликации известных фотошаблонов выполнено в виде прямоугольника, и при обработке круглых пластин на краю пластины формируется рельеф, впадины которого являются концентраторами механического напряжения, что уменьшает прочность пластины при дальнейших обработках.
Наиболее близким к предлагаемому является фотошаблон для обработки пластин, состоящий из прозрачной плоской пластины и светонепроницаемого покрытия с полем рабочих модулей, полученных методом мультипликации, в котором выполнен рисунок и знаки совмещения. (Введение в фотолитографию. Под ред. В.П. Лаврищева, М, «Энергия», 1977, с. 104, 207).
Поле мультипликации рабочих модулей этого фотошаблона выполнено в форме квадрата, что при использовании пластин в виде дисков большого диаметра и топологии кристалла малого размера приводит к повышению трудоемкости изготовления фотошаблона, из-за необходимости формирования в углах квадрата дополнительных рабочих модулей, которые в последствии не используются. Поэтому, в промышленности в этом случае применяют поле мультипликации в виде круга, диаметр которого больше, чем диаметр пластины. Однако, при неточном совмещении поля мультипликации фотошаблона с пластиной часть рабочих модулей теряется. Кроме того, наличие рельефа на краю пластины уменьшает прочность пластины при дальнейших обработках, как и в вышеприведенных аналогах.
Целью данной полезной модели является уменьшение трудоемкости при мультипликации и исключение потери прочности пластин после фотолитографической обработки данным фотошаблоном.
Указанная цель достигается тем, что в отличие от известных фотошаблонов для обработки пластин в предлагаемом фотошаблоне, состоящем из прозрачной плоской пластины и светонепроницаемого покрытия с полем рабочих модулей, полученных методом мультипликации, поле рабочих модулей вписано в фигуру, повторяюшую пластину, с зазором не менее 5 толщин пластины от краев пластины, а вокруг рабочего поля сформированы во взаимоперпендикулярных направлениях по паре вспомогательных полос модулей, прозрачность которых противоположна прозрачности основного поля рабочего модуля, а расстояние между полосами в паре соответствуют размеру пластины в этом направлении.
Так как поле мультипликации фотошаблона меньше размера пластины, то трудоемкость его изготовления оптимальна. При фотолитографии пластину совмещают таким образом, чтобы края пластины касались вспомогательных полос модулей, сформированых во взаимоперпендикулярных направлениях с одинаковым зазором. Это позволяет исключить рассовмещение поля мультипликации фотошаблона с пластиной, так как прозрачность вспомогательных полос противоположна прозрачности основного поля рабочего модуля, то края пластины хорошо заметны под фотошаблоном и операция предварительного совмещения легко контролируема и выполнима.
Как показали испытания, ударная прочность краев пластины с рельефом от фотолитографии, который выходит на края пластины в 1,5-2 раза ниже, чем у пластин, на которых рельеф от фотолитографии находится на расстоянии не менее 5 толщин пластины от краев пластины. При меньших расстояниях рельефа от фотолитографии от края пластины эффект повышения прочности незначителен и зависит от точности изготовления пластины. Дальнейшее увеличение зазора от края пластины приводит к уменьшению полезной площади пластины.
На фиг. 1 приведен вид сверху фотошаблона для обработки пластин.
На фиг. 2 приведен пример использования темнопольного шаблона для обработки пластин(сечение).
На фиг. 3 приведен пример использования светлопольного шаблона для обработки пластин(сечение).
Позициями на фиг. 1-3 обозначены:
1 - прозрачная плоская пластина с нанесенным светонепроницаемым покрытием;
2 - рабочий модуль;
3 - вспомогательный модуль;
4 -поле мультипликации;
5 - кремниевая пластина с нанесенным фоторезистом.
Фотошаблон для обработки пластин состоит из прозрачной плоской пластины 1, рабочих модулей 2, сформированных в светонепроницаемом покрытии, вспомогательных модулей 3, сформированных в светонепроницаемом покрытии (см. фиг. 1). Рабочие модули 2 образуют поле мультипликации 4. Размер поля мультипликации меньше размера пластины 5 на величину А, которая составляет не менее 5 толщин пластины.
Наиболее эффективно применение данного фотошаблона при формировании на кремниевой пластине различного рода канавок, например, разделительных канавок на КСДИ, канавок в транзисторах с мезаструктурах и т.п.
На фиг. 2 изображен пример использования предлагаемого фотошаблона для формирования разделительных канавок КСДИ. Рабочие модули 2 фотошаблона темнопольные. Используемые фоторезист позитивный. Вспомогательные модули 3 светлопольные, что позволяет наблюдать касание при совмещении краев пластины со вспомогательными модулями 3 визуально или с помощью автоматики. Поле мультипликации меньше размера пластины 5 на величину А=2,3 мм, которая составляет не менее 5 толщин пластины. Толщина пластины равна 0,45 мм. После фотолитографической обработки на кремниевой пластине ориентации 100 вытравливаются разделительные канавки глубиной 35 мкм вдоль направлений 110, которые находятся только в поле мультипликации и не выходят за ее пределы. При обработке пластины со сформированным рельефом пластина испытывает ударную и изгибающую нагрузки. Т.к. на краях пластины отстутствуют концентраторы механических напряжений, то прочность такой пластины не менее чем в 1,5-2 раза выше для глубины канавки от 5 до 30 мкм и в 5-15 раз выше для глубины канавки 50-70 мкм, чем в случае, когда разделительные канавки попадают на край пластины.
На фиг.3 изображен пример использования предлагаемого фотошаблона при формировании металлизации толщиной 6 мкм. Рабочие модули 2 фотошаблона светлопольные. Используемые фоторезист позитивный. Вспомогательные модули 3 темнопольные, что позволяет наблюдать касание при совмещении краев пластины 5 со вспомогательными модулями 3 визуально или с помощью автоматики. Поле мультипликации меньше размера пластины на величину А, которая составляет не менее 5 толщин пластины. Таким образом, металл с краев пластины удаляется полностью и концентраторы механических напряжений отстутствуют. Кроме того, при резке алмазными дисками пластины на кристаллы алмазные диски не забиваются металлом, который находится на переферии пластины. Срок службы диска увеличивается, качество резки улучшается.