182812. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mikroáramköri maszkok számítógéppel segített tervezésére, ellenőrzésére és előállítására
1 182 812 2 A találmány tárgya eljárás mikroáramköri maszkok számítógéppel segített tervezésére, ellenőrzésére és előállítására nagy integráltsági fokú mikroáramköri eszközök gyártásához, különös tekintettel a nagy adattárolási sűrűségű mágneses buborékmemória- és félvezető memóriaeszközök maszkjainak az előállítására. A modem mikroáramköri eszközök gyártásának technológiai és gazdaságossági szempontjai megkövetelik, hogy az áramkört hordozó anyag, ún. szelet egységnyi felületén minél nagyobb számú működőképes egység, ún. csip, és egy csipen minél nagyobb számú funkcionális áramköri elem legyen elhelyezhető, vagyis a szokásos szóhasználat szerint a mikroáramköri eszközök integráltsági foka minél nagyobb legyen. A mikroáramköri eszközök funkcionális elemeinek működését a szelet felületén és a felülethez közeli térfogatában meghatározott tulajdonságú anyagokból meghatározott rajzolat szerint — általában több különböző rétegszinten — kialakított ábrák jelenléte, valamint a szelettel és egymással való fizikai, anyagi kölcsönhatásuk biztosítja. A szokásos szelettechnológiai gyártási eljárások során az egyes rétegszintek rajzolatait általában fotolitográfiás módszerrel alakítják ki a szeleten. A szelet felületét vagy az előző rétegszint ábráira felvitt összefüggő anyagréteget fényérzékeny védőréteggel, rezisztlakkal vonják be, majd a kívánt rajzolat mintáját tartalmazó, fekete-fehér kontrasztú, erre a célra elkészített rácson, ún. maszkon keresztül megvilágítják. Előhívás után a szabaddá vált, a maszk mintázatáról lemásolt ábra szerinti felületet a célszerűer megválasztott soron következő technológiai lépésként alkalmas módszerrel kezelik, pl. marással eltávolítják, vékonyítják, vastagítják, részecskékkel bombázzák, hőkezelik stb. Egy mikroáramköri eszköz elkészítéséhez általában több ilyen ábrakialakítási lépésre van szükség egymás fölötti rétegszinteken, pontosan egymáshoz illeszkedő, különböző ábrarajzolatú maszkok alkalmazásával. A nagy integráltsági fokú mikroáramköri eszközökben a funkcionális elemek tipikus hosszméretei a 10—20 pm tartományba esnek, az ábrák rajzolatában a vonalak és a rések tipikus vastagsága 1—5 pun, és egy tipikusan 5—10 mm élhosszúságú négyzetes csipen az elemek száma 104—106 nagyságrendbe esik. A hordozó szelet általában 50—100 mm átmérőjű körlap, amelyen 100—1000 nagyságrendű csip található négyzetes hálószerű elrendezésben. Ezeket a nagy elemszámú, finom geometriai felbontású és — a különböző rétegszintek illeszkedési követelményei miatt — rendkívül pontosan reprodukálandó méretű ábrarajzolatokat először a mikroáramköri eszköz maszkkészletének maszkjain kell kialakítani. Mint ismeretes, a kis és közepes integráltsági fokú integrált áramkörök maszkjait optikai kicsinyítéssel állítják elő. A csip rajzolatát először a szeleten megvalósítandó ábrához képest nagyított méretű (pl. tízszeres nagyítású) ún. közbenső maszkon alakítják ki. A közbenső maszk elkészítésének ismert korszerű eszköze az optikai ábragenerátör (lásd pl. a szovjet gyártmányú EM-549 típusú optikai ábragenerátor gépkönyve). Ez a berendezés egy nagy pontossággal beállítható és változtatható lineáris méretű és szögállású, téglalap alakú diafragmát lekicsinyítve le tud képezni egy nagy pontossággal síkban mozgatható lemezasztalra. A diafragma kívánt méreteit, szögállását és a lemezasztal helykoordinátáit számítógépi adathordozó (pl. lyukszalag) segítségével tudjuk közölni a berendezéssel. A lemezasztalon kell elhelyezni a határozott kontrasztot biztosító átlátszatlan (pl. króm, vasoxid stb.) vékonyréteggel bevont, optikailag sík üveg maszklemezt, amelyen fényérzékeny reziszílakk bevonat található. A közbenső maszk rajzolatát téglalapokra kell felbontani, és az ilyen módon számítógépijei megfogalmazott ábrát az adathordozó beolvadásával a berendezés automatikusan, téglalaponként leképezi a fényérzékeny rezisztlakkra, óránként néhány ezer expozíciónak megfelelő sebességgel. A rezisztlakk előhívása és a szabadon maradt felületek lemarása után a maszklemezen megjelenik a fekete-fehér kontrasztú közbenső maszk, a mikToáramköri csip egy rétegszintjének teljes rajzolatával. A maszkkészítés ismert optikai módszerei esetén a következő technológiai lépés a végső méretű maszkok előállítása az optikai ábragenerátorhoz elvileg hasonló kicsinyítő optikai berendezés, az ún. lépkedő-ismétlő (step-and-repeat) kamera (lásd pl. a szovjet gyártmányú EM-552 típusú lépkedő-ismétlő kamera gépkönyve) segítségével. A lépkedő-ismétlő kamera a közbenső maszk lemezén kialakított csiprajzolatot kicsinyítve képezi le a lemezasztalon elhelyezett, rezisztlakkal bevont maszklemezre. A közbenső maszk lemezére a lépkedő-ismétlő kamera specifikációjában megadott illesztőábrákat kell kialakítani az optikai ábragenerátorral, a vetítendő rajzolat helyzetének pontos definiálása és rögzítése céljából. A lemezasztal számítógépi adathordozóval vezérelve nagy pontossággal mozgatható, és ismételt expozíciókkal a csip ábrája négyzetes hálószerű elrendezésben sokszorozva jelenik meg a maszklemezen. A folyamatos működési sebesség óránként néhány ezer expozíciónak felel meg, beleértve a lemezasztal vezérelt mozgatását is. A lemez előhívása és kimarása után előáll a szeletre másolandó végső méretű maszk, amelyet most már a mikroáramköri eszköz gyártására lehet felhasználni. Megjegyezzük, hogy az ismert maszkkészítési eljárások során szükség lehet a közbenső és a végső maszklemezek fotografikus másolására, duplikálására, a kontrasztosság vagy a tükrözési szimmetria megfordításával vagy anélkül. Az eközben kapott maszklemezek elnevezésére nem alakult ki egyértelmű szóhasználat; ebben a leírásban a közbenső maszk és a végső méretű maszk elnevezéseket fogjuk használni az eddig leírt értelemben. Egy mikroáramköri eszköz összes rétegszintjének egymás fölé illeszkedő maszkjait együtt maszkkészletnek nevezzük. A mikroáramköri maszkok bonyolult rajzolatainak adatszerű leírása (pl. a jellegzetes pontok koordinátáinak megadása), az adatok feldolgozása (pl. a téglalapok adatainak előállítása az optikai ábragenerágor részére) és a maszkkészítő berendezéseket vezérlő számítógépi adathordozók elkészítése számítógép alkalmazása nélkül rendkívül nehézkesen lenne megvalósítható. Az ismert, számítógéppel segített maszktervező rendszerek módot nyújtanak aiTa, hogy viszonylag egyszerű felépítésű funkcionális áramköri elemek rajzolatának adatszerű leírását 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
