b'\n_START_ARTICLE_\nFotolitografia\n_START_SECTION_\nPrzygotowanie pod\xc5\x82o\xc5\xbca i nak\xc5\x82adanie fotorezystu\n_START_PARAGRAPH_\nPrzed na\xc5\x82o\xc5\xbceniem fotorezystu wypolerowana p\xc5\x82ytka pod\xc5\x82o\xc5\xbca jest poddawana dok\xc5\x82adnemu oczyszczaniu ze \xc5\x9bladowych ilo\xc5\x9bci zwi\xc4\x85zk\xc3\xb3w organicznych (komora ozonowa, trawienie plazmowe) i nieorganicznych (trawienie plazmowe), w przypadku krzemu usuwana jest warstewka SiO\xe2\x82\x82. Woda zaabsorbowana na powierzchni p\xc5\x82ytek jest usuwana przez wygrzewanie p\xc5\x82ytek w piecu lub napromieniowanie lamp\xc4\x85 IR. Technika ta nie pozwala jednak na ca\xc5\x82kowite pozbycie si\xc4\x99 grup \xe2\x80\x93SiOH z powierzchni krzemu, kt\xc3\xb3ry na powietrzu pokrywa si\xc4\x99 bardzo szybko warstw\xc4\x85 tlenku i absorbuje wod\xc4\x99. Grupy silanolowe os\xc5\x82abiaj\xc4\x85 wi\xc4\x85zanie rezystu z pod\xc5\x82o\xc5\xbcem, w zwi\xc4\x85zku z czym musz\xc4\x85 zosta\xc4\x87 zablokowane na drodze chemicznej. W tym celu u\xc5\xbcywa si\xc4\x99 tak zwanych promotor\xc3\xb3w adhezji. Jednym z nich jest heksametylodisilazan (HMDS), kt\xc3\xb3ry ulega kondensacji z wolnymi grupami \xe2\x80\x93OH i czyni pod\xc5\x82o\xc5\xbce bardziej hydrofobowym \xe2\x80\x93 lepiej zwil\xc5\xbcanym przez s\xc5\x82abo polarne rozpuszczalniki organiczne. Reakcj\xc4\x99 t\xc4\x99 mo\xc5\xbcna przeprowadza\xc4\x87 stosuj\xc4\x85c roztw\xc3\xb3r HMDS w rozpuszczalnikach organicznych, jak i znacznie efektywnej u\xc5\xbcywaj\xc4\x85c par HMDS w komorze podci\xc5\x9bnieniowej (np. eksykatorze). Fotorezyst nanoszony jest najcz\xc4\x99\xc5\x9bciej za pomoc\xc4\x85 techniki nazywanej z ang. spin-coating. Polega ona na nakropieniu do\xc5\x9b\xc4\x87 st\xc4\x99\xc5\xbconego roztworu polimeru na szybko obracaj\xc4\x85c\xc4\x85 si\xc4\x99 (kilka tys. RPM) p\xc5\x82ytk\xc4\x99 pod\xc5\x82o\xc5\xbca. R\xc3\xb3wnomierne rozprowadzenie rezystu jest mo\xc5\xbcliwe dzi\xc4\x99ki dzia\xc5\x82aj\xc4\x85cym si\xc5\x82om od\xc5\x9brodkowym, nadmiar zostaje zwirowany poza kraw\xc4\x99d\xc5\xba p\xc5\x82ytki lub (cz\xc4\x99\xc5\x9bciowo) gromadzi si\xc4\x99 w postaci zgrubienia na jej obwodzie \xe2\x80\x93 poza obszarem istotnym dla fotolitografii. Aby powsta\xc5\x82e zgrubienie nie przeszkadza\xc5\x82o w dalszych procesach (np. na\xc5\x9bwietlaniu z mask\xc4\x85), mo\xc5\xbcliwe jest jego usuni\xc4\x99cie jeszcze podczas wirowania na spin-coaterze b\xc4\x85d\xc5\xba na drodze mechanicznej (za pomoc\xc4\x85 szpatu\xc5\x82ki) b\xc4\x85d\xc5\xba te\xc5\xbc przez nakropienie na kraw\xc4\x99d\xc5\xba wiruj\xc4\x85cej p\xc5\x82ytki rozpuszczalnika zmniejszaj\xc4\x85cego lepko\xc5\x9b\xc4\x87 fotorezystu (w przypadku fotorezystu SU-8 u\xc5\xbcywa si\xc4\x99 np. cyklopentanonu). Dobieraj\xc4\x85c odpowiednio parametry procesu i rodzaj rezystu mo\xc5\xbcna otrzymywa\xc4\x87 warstwy o grubo\xc5\x9bci od 0,5 \xce\xbcm do 1 mm. W przypadku cienkich warstw odchylenia grubo\xc5\x9bci warstwy rezystu s\xc4\x85 rz\xc4\x99du 30 nm (udaje si\xc4\x99 nawet 1 nm). W przybli\xc5\xbceniu grubo\xc5\x9b\xc4\x87 warstwy jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka pr\xc4\x99dko\xc5\x9bci wirowania i wprost proporcjonalna do lepko\xc5\x9bci roztworu, jednak warunki pokrywania s\xc4\x85 zazwyczaj optymalizowane do\xc5\x9bwiadczalnie. Po zako\xc5\x84czeniu wirowania p\xc5\x82ytk\xc4\x99 ogrzewa si\xc4\x99 w celu odparowania nadmiaru rozpuszczalnika, wst\xc4\x99pnego utwardzenia fotorezystu i poprawienia jego przyczepno\xc5\x9bci do pod\xc5\x82o\xc5\xbca.\n_START_SECTION_\nMaski fotolitograficzne\n_START_PARAGRAPH_\nMaska umo\xc5\xbcliwia wybi\xc3\xb3rcze na\xc5\x9bwietlenie wybranych obszar\xc3\xb3w fotorezystu. Aby to umo\xc5\xbcliwi\xc4\x87 na masce znajduje si\xc4\x99 wz\xc3\xb3r sk\xc5\x82adaj\xc4\x85cy si\xc4\x99 z obszar\xc3\xb3w nieprzepuszczalnych i przepuszczalnych (okna) dla promieniowania stosowanego przy na\xc5\x9bwietlaniu. Jedna maska mo\xc5\xbce zosta\xc4\x87 u\xc5\xbcyta wielokrotnie, w zwi\xc4\x85zku z tym cz\xc4\x99sto istotna jest jej trwa\xc5\x82o\xc5\x9b\xc4\x87 i spos\xc3\xb3b na\xc5\x9bwietlania (kontaktowe lub bezkontaktowe). Precyzja wykonania okre\xc5\x9bla maksymaln\xc4\x85 rozdzielczo\xc5\x9b\xc4\x87 lub inaczej m\xc3\xb3wi\xc4\x85c rozmiar krytyczny, czyli najmniejszy mo\xc5\xbcliwy do uzyskania rozmiar wzoru. Maski wykonuje si\xc4\x99 r\xc3\xb3wnie\xc5\xbc metodami litograficznymi. W przypadku technik o niewysokiej rozdzielczo\xc5\x9bci np. wykorzystuj\xc4\x85cych do na\xc5\x9bwietlania promieniowanie widzialne mo\xc5\xbcna u\xc5\xbcy\xc4\x87 stosunkowo taniej maski szklanej pokrytej emulsj\xc4\x85 fotograficzn\xc4\x85 lub nawet masek foliowych. Np. foliowy diapozytyw przygotowany na na\xc5\x9bwietlarce laserowej umo\xc5\xbcliwia na\xc5\x9bwietlania wzor\xc3\xb3w o wymiarach si\xc4\x99gaj\xc4\x85cych 20-50 mikrometr\xc3\xb3w. Znacznie dro\xc5\xbcsze s\xc4\x85 maski chromowe. Wykonane s\xc4\x85 ze szk\xc5\x82a borokrzemowego lub szk\xc5\x82a kwarcowego, kt\xc3\xb3re jest pokryte warstw\xc4\x85 chromu. Masek ze szk\xc5\x82a borokrzemowego mo\xc5\xbcna u\xc5\xbcywa\xc4\x87 w zakresie nadfioletu (do oko\xc5\x82o 300 nm), a masek ze szk\xc5\x82a kwarcowego a\xc5\xbc do dalekiego nadfioletu (do oko\xc5\x82o 160\xe2\x80\x93170 nm). Czasem powierzchnia maski jest pokryta dodatkowymi pow\xc5\x82okami jak np. pow\xc5\x82oki przeciwodblaskowe lub warstwy przesuwaj\xc4\x85ce faz\xc4\x99 \xc5\x9bwiat\xc5\x82a (ang. phase shift mask). Rozdzielczo\xc5\x9b\xc4\x87 wzor\xc3\xb3w na takich maskach mo\xc5\xbce si\xc4\x99ga\xc4\x87 dziesi\xc4\x85tek-setek nanometr\xc3\xb3w. Niekoniecznie oznacza to, \xc5\xbce mo\xc5\xbcliwe b\xc4\x99dzie uzyskanie tej samej rozdzielczo\xc5\x9bci na na\xc5\x9bwietlonej pr\xc3\xb3bce. Wynika to mi\xc4\x99dzy innymi ze sposobu na\xc5\x9bwietlania, grubo\xc5\x9bci i rozdzielczo\xc5\x9bci fotorezystu, rodzaju maski, d\xc5\x82ugo\xc5\x9bci fali \xc5\x9bwiat\xc5\x82a itp.\n_START_SECTION_\nGeometria uk\xc5\x82adu na\xc5\x9bwietlaj\xc4\x85cego\n_START_PARAGRAPH_\nNa tym etapie krytycznym dla ca\xc5\x82ej operacji jest prawid\xc5\x82owe centrowanie wzoru maski i powierzchni wytrawianej p\xc5\x82ytki, szczeg\xc3\xb3lnie istotne, gdy na p\xc5\x82ytce znajduj\xc4\x85 si\xc4\x99 ju\xc5\xbc naniesione poprzednio elementy obwodu. Centrowanie odbywa si\xc4\x99 wzd\xc5\x82u\xc5\xbc osi  i  a tak\xc5\xbce kontrolowana jest r\xc3\xb3wnoleg\xc5\x82o\xc5\x9b\xc4\x87 po\xc5\x82o\xc5\xbcenia maski w stosunku do pod\xc5\x82o\xc5\xbca. W przypadku uk\xc5\x82ad\xc3\xb3w do\xc5\x9bwiadczalnych centrowanie wykonuje operator za pomoc\xc4\x85 mikroskopu optycznego, w uk\xc5\x82adach produkcji masowej wykonuje je komputer automatycznie rozpoznaj\xc4\x85cy zaprogramowany wz\xc3\xb3r. Stosuje si\xc4\x99 trzy rodzaje na\xc5\x9bwietlania: stykowe, zbli\xc5\xbceniowe (ang. proximity) i projekcyjne._NEWLINE_W pierwszej metodzie maska bezpo\xc5\x9brednio styka si\xc4\x99 z warstw\xc4\x85 rezystu, co powoduje stosunkowo szybkie zu\xc5\xbcywanie si\xc4\x99 maski i nara\xc5\xbca ja na zniszczenie np. przez cz\xc4\x85steczki py\xc5\x82u. Stosuj\xc4\x85c t\xc4\x99 metod\xc4\x99 uzyskuje si\xc4\x99 rozdzielczo\xc5\x9b\xc4\x87 rz\xc4\x99du d\xc5\x82ugo\xc5\x9bci fali \xc5\x9bwietlnej (500 nm)._NEWLINE_W drugiej metodzie maska utrzymywana jest w niewielkim oddaleniu od pod\xc5\x82o\xc5\xbca, co eliminuje wady pierwszej metody, konieczne jest jednak ustawienie maski r\xc3\xb3wnolegle do na\xc5\x9bwietlanej p\xc5\x82ytki, poza tym spada znacznie (ze wzgl\xc4\x99du na za\xc5\x82amanie \xc5\x9bwiat\xc5\x82a na kraw\xc4\x99dziach maski) rozdzielczo\xc5\x9b\xc4\x87 na\xc5\x9bwietlanego wzoru (kilka \xce\xbcm). Przewag\xc4\x85 ostatniej metody jest mo\xc5\xbcliwo\xc5\x9b\xc4\x87 rzutowania wzoru przez uk\xc5\x82ad skupiaj\xc4\x85cy, a co za tym idzie pomniejszenie odwzorowywanych element\xc3\xb3w. W zale\xc5\xbcno\xc5\x9bci od apertury numerycznej u\xc5\xbcywanego uk\xc5\x82adu optycznego mo\xc5\xbcna uzyska\xc4\x87 (stosuj\xc4\x85c \xc5\x9bwiat\xc5\x82o ultrafioletowe) rozdzielczo\xc5\x9b\xc4\x87 nawet 100 nm. Cen\xc4\x85 tak wysokiej rozdzielczo\xc5\x9bci jest jednak utrata g\xc5\x82\xc4\x99bi ostro\xc5\x9bci i brak zogniskowania wi\xc4\x85zki na ca\xc5\x82ej grubo\xc5\x9bci fotorezystu, co skutkuje rozmyciem kontur\xc3\xb3w pionowych na\xc5\x9bwietlanych element\xc3\xb3w._NEWLINE_W przypadku techniki projekcyjnej stosuje si\xc4\x99 dwa g\xc5\x82\xc3\xb3wne typy uk\xc5\x82ad\xc3\xb3w na\xc5\x9bwietlaj\xc4\x85cych tzw. steppery (od ang. scan-and-repeat) oraz skanery (ang. scanner). W pierwszym przypadku na\xc5\x9bwietlany jednocze\xc5\x9bnie jest ca\xc5\x82y obszar i zar\xc3\xb3wno maska, jak i pod\xc5\x82o\xc5\xbce nie poruszaj\xc4\x85 si\xc4\x99 wzgl\xc4\x99dem siebie, dop\xc3\xb3ki nie zako\xc5\x84czy si\xc4\x99 na\xc5\x9bwietlanie, po czym maska przenoszona jest nad nowe miejsce. Steppery wykorzystuj\xc4\x85 optyk\xc4\x99 refrakcyjn\xc4\x85 i ze wzgl\xc4\x99du na dyspersj\xc4\x99 musz\xc4\x85 korzysta\xc4\x87 z monochromatycznych \xc5\xbar\xc3\xb3de\xc5\x82 \xc5\x9bwiat\xc5\x82a. Skanery wykorzystuj\xc4\x85 do na\xc5\x9bwietlania uk\xc5\x82ad, w kt\xc3\xb3rym maska i p\xc5\x82ytka poruszaj\xc4\x85 si\xc4\x99 w przeciwnych kierunkach, a \xc5\x9bwiat\xc5\x82o rzutowane jest przez szczelin\xc4\x99 ustawion\xc4\x85 poprzecznie do kierunku ich ruchu. Intensywno\xc5\x9b\xc4\x87 na\xc5\x9bwietlania reguluje szeroko\xc5\x9b\xc4\x87 szczeliny i szybko\xc5\x9b\xc4\x87 ruchu element\xc3\xb3w uk\xc5\x82adu. Pierwsze skanery wykorzystywa\xc5\x82y do ogniskowania uk\xc5\x82ad zwierciade\xc5\x82 i polichromatyczne \xc5\xbar\xc3\xb3d\xc5\x82a \xc5\x9bwiat\xc5\x82a. Obecnie stosuje si\xc4\x99 rozwi\xc4\x85zania hybrydowe typu step-and-scan, kt\xc3\xb3re pozwalaj\xc4\x85 na na\xc5\x9bwietlanie du\xc5\xbcych p\xc5\x82ytek z rozdzielczo\xc5\x9bci\xc4\x85 dochodz\xc4\x85c\xc4\x85 do 250 nm.\n_START_SECTION_\nPromieniowanie wykorzystywane do na\xc5\x9bwietlania\n_START_PARAGRAPH_\nProgiem miniaturyzacji na\xc5\x9bwietlanych wzor\xc3\xb3w s\xc4\x85 ograniczenia dyfrakcyjne wynikaj\xc4\x85ce z praw optyki. Rozdzielczo\xc5\x9b\xc4\x87 uk\xc5\x82adu optycznego, czyli wielko\xc5\x9b\xc4\x87 najmniejszego rozr\xc3\xb3\xc5\xbcnialnego szczeg\xc3\xb3\xc5\x82u jest proporcjonalna do d\xc5\x82ugo\xc5\x9bci fali stosowanego \xc5\x9bwiat\xc5\x82a  i odwrotnie proporcjonalna do apertury numerycznej obiektywu NA. Wysi\xc5\x82ki badaczy sz\xc5\x82y w kierunku poprawienia obu tych parametr\xc3\xb3w. Pocz\xc4\x85tkowo stosowane widzialne \xc5\x9bwiat\xc5\x82o niebieskie (Hg-G 436 nm) zast\xc4\x85piono ultrafioletem korzystaj\xc4\x85c z kolejnych pasm lampy rt\xc4\x99ciowej (Hg-H 405 nm, Hg-I 365 nm) oraz laser\xc3\xb3w (250 nm i 193 nm). Eksperymentalnie stosuje si\xc4\x99 r\xc3\xb3wnie\xc5\xbc tzw. EUV (13 nm ang. Extreme Ultraviolet) produkowane w synchrotronach oraz promieniowanie X. Badania te wymusi\xc5\x82y dostosowanie uk\xc5\x82ad\xc3\xb3w optycznych do pracy w dalekim ultrafiolecie (stosuje si\xc4\x99 specjalne materia\xc5\x82y nie absorbuj\xc4\x85ce UV) oraz spowodowa\xc5\x82y konieczno\xc5\x9b\xc4\x87 pracy w warunkach pr\xc3\xb3\xc5\xbcniowych ze wzgl\xc4\x99du na siln\xc4\x85 absorpcj\xc4\x99 dalekiego UV przez gazy atmosferyczne. R\xc3\xb3wnolegle do prac nad \xc5\xbar\xc3\xb3d\xc5\x82em promieniowania udoskonalano optyk\xc4\x99 zwi\xc4\x99kszaj\xc4\x85c apertur\xc4\x99 z pocz\xc4\x85tkowych 0,1 NA do 1\xe2\x80\x931,4 NA (praca w olejku immersyjnym lub ultra czystej wodzie). Ciekawym efektem pojawiaj\xc4\x85cym si\xc4\x99 w czasie na\xc5\x9bwietlania \xc5\x9bwiat\xc5\x82em monochromatycznym jest falisty przekr\xc3\xb3j poprzeczny wytrawianych kana\xc5\x82\xc3\xb3w. Zjawisko to jest zwi\xc4\x85zane z powstawaniem tzw. fal stoj\xc4\x85cych powstaj\xc4\x85cych na skutek interferencji \xc5\x9bwiat\xc5\x82a padaj\xc4\x85cego i odbitego od pod\xc5\x82o\xc5\xbca (powstaj\xc4\x85 obszary o niskiej i wysokiej amplitudzie E). Zapobieganie, szczeg\xc3\xb3lnie istotne przy fabrykacji bardzo ma\xc5\x82ych wzor\xc3\xb3w polega na pokrywaniu pod\xc5\x82o\xc5\xbca specjaln\xc4\x85 warstw\xc4\x85 o wysokim wsp\xc3\xb3\xc5\x82czynniku absorpcji, co os\xc5\x82abia odbicie.\n_START_SECTION_\nFotorezysty i wywo\xc5\x82ywacze\n_START_PARAGRAPH_\nNa\xc5\x9bwietlenie powoduje wzrost (rezysty pozytywowe) lub spadek (rezysty negatywowe) rozpuszczalno\xc5\x9bci fotorezystu powodowany zmian\xc4\x85 jego struktury chemicznej. Przyk\xc5\x82adem cz\xc4\x99sto u\xc5\xbcywanego rezystu pozytywowego jest mieszanina Nowolaku (\xc5\xbcywica fenolowo-formaldehydowa) z diazochinonem (DNQ) pe\xc5\x82ni\xc4\x85cym rol\xc4\x99 inhibitora rozpuszczalno\xc5\x9bci. Pasmo absorpcji DNQ le\xc5\xbcy w zakresie 300\xe2\x80\x93450 nm i zwi\xc4\x85zane jest z przej\xc5\x9bciami  i  Po na\xc5\x9bwietleniu gwa\xc5\x82townie wzrasta tempo rozpuszczania polimeru w roztworach zasad. Dawniej do trawienia u\xc5\xbcywano NaOH, jednak ze wzgl\xc4\x99du na wysokie powinowactwo jon\xc3\xb3w sodu do SiO\xe2\x82\x82 i innych powierzchni obecnie stosuje si\xc4\x99 roztwory czwartorz\xc4\x99dowych wodorotlenk\xc3\xb3w amoniowych. Innymi przyk\xc5\x82adami fotorezyst\xc3\xb3w pozytywowych s\xc4\x85 poli(metyloakrylanmetylu) \xe2\x80\x93 tu po na\xc5\x9bwietleniu nast\xc4\x99puje monomeryzacja i uwalniane s\xc4\x85 grupy karboksylowe zwi\xc4\x99kszaj\xc4\x85ce rozpuszczalno\xc5\x9b\xc4\x87 w zasadach oraz aktywowane przez daleki ultrafiolet mieszanki zawieraj\xc4\x85ce polihydroksystyren. Przyk\xc5\x82adem fotorezystu negatywowego jest \xc5\xbcywica epoksydowa o handlowej nazwie SU-8, ulegaj\xc4\x85ca w trakcie na\xc5\x9bwietlania poprzecznemu usieciowaniu. Odr\xc4\x99bn\xc4\x85 grup\xc4\x99 stanowi\xc4\x85 fotorezysty wykorzystuj\xc4\x85ce katalityczne dzia\xc5\x82anie kwas\xc3\xb3w uwalnianych w czasie ekspozycji, tzw. wzmocnienie chemiczne pozwala na obni\xc5\xbcenie intensywno\xc5\x9bci \xc5\x9bwiat\xc5\x82a. Na\xc5\x9bwietlanie polimer\xc3\xb3w wysokoenergetycznymi fotonami UV lub X mo\xc5\xbce prowadzi\xc4\x87 nie tylko do wzbudze\xc5\x84 elektronowych, lecz tak\xc5\xbce wybijania elektron\xc3\xb3w, kt\xc3\xb3re wt\xc3\xb3rnie aktywuj\xc4\x85 fotorezyst. W skrajnym przypadku mo\xc5\xbce dochodzi\xc4\x87 do wybijania elektron\xc3\xb3w z wewn\xc4\x99trznych pow\xc5\x82ok i generowania elektron\xc3\xb3w Augera, kt\xc3\xb3re mog\xc4\x85 w niekontrolowany spos\xc3\xb3b degradowa\xc4\x87 polimer.\n_START_SECTION_\nDalsza obr\xc3\xb3bka i usuwanie rezystu\n_START_PARAGRAPH_\nPo wywo\xc5\x82aniu rezyst jest zazwyczaj utwardzany przez wygrzewanie. Stosuj\xc4\x85c odpowiednie warunki mo\xc5\xbcna nadtopi\xc4\x87 polimer uzyskuj\xc4\x85c po\xc5\xbc\xc4\x85dane nachylenie \xc5\x9bcian obszar\xc3\xb3w nie wytrawionych. Po tym procesie przyst\xc4\x99puje si\xc4\x99 do w\xc5\x82a\xc5\x9bciwego etapu modyfikacji powierzchni np. metalizacji, osadzania innego p\xc3\xb3\xc5\x82przewodnika, implementacji jon\xc3\xb3w, dalszego trawienia itp. Po zako\xc5\x84czeniu warstwa rezystu jest usuwana za pomoc\xc4\x85 rozpuszczalnik\xc3\xb3w organicznych takich jak aceton, trichloroetylen, roztwory fenolu itp.'