Электрополитография. Рентгенолитография (63420)

Посмотреть архив целиком

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ









РЕФЕРАТ на тему:

«Электрополитография. Рентгенолитиграфия»














МИНСК, 2008


Электрополитография


Электронолитография основана на непосредственном создании или проекционном переносе изображения с помощью пучка электронов.

Этот метод наиболее перспективен для формирования элементов изображения, размеры которых составляют менее микрометра, и имеет несколько существенных отличий от фотолитографии.

Электронный пучок, ускоренный электрическим полем при разности потенциалов U (В), характеризуется длиной волны (нм) актиничного излучения

(1)

Так, при разности потенциалов 15 000 В длина волны составит 0,01 нм, что более чем в десять тысяч раз меньше длины волны актиничного излучения, используемого в фотолитографии. Следовательно, даже при формировании элементов размером менее 1 мкм дифракционные явления не будет оказывать существенного влияния.

Энергия кванта светаЕ у = hcfh, а при прохождении ускоряющей разности потенциалов U энергия электрона

Ее = тес + е U (2)

где h =6,62 • 10-34 Вт • с - постоянная Планка; т = 9,1 х 10-28 г - масса электрона; с = 3 • 108 м/с —скорость света в вакууме; е=1,6•10-19Кл- заряд электрона.

Таким образом, при λ = 0,4 мкм энергия кванта света Еу = = 5 • 10"19 Дж, а при U=15 000 В энергия электрона Ее = 8,33 х10-14 Дж.

Столь высокая энергия актиничного излучения (в сто тысяч раз большая энергии кванта света) позволяет применять в электронолитографии специальные чувствительные полимерные составы, называемые электронорезистами. Электронорезисты характеризуются коэффициентом чувствительности, который определяется зарядом, образующимся при их экспонировании пучком электронов на единицу площади (Кл/см2).

Сравнительные характеристики фото- и электронорезистов при экспонировании их электронным пучком приведены В таблице 1.

Характеристики экспонирования резистов Табли ц а1.

Актиночувствительная Разрешающая способ- Коэффициент чувст композицияность, линий/мм вительности при U=

= 15 000 В, Кл/см2

Фоторезисты:

позитивные 600 6 • 10-4

негативные 300 (5…8) • 10-5

Электронорезисты на

основе:

метакрилатов 1000 10-s - 5 • 10-6

силиконов 1250 10-s -10-6


При экспонировании электронорезиста происходит рассеяние электронов пучка на ядрах его атомов и орбитальных электронах. Так как толщина слоя электронорезиста обычно мала (0,3 - 1,0 мкм), пучок электронов проходит через него и рассеивается в нижележащем слое и подложке (Рисунок 1). При этом наблюдается прямое и обратное рассеяние электронов, суммарное действие которого расширяет область экспо­нирования по сравнению с первичным пучком. Так, при диаметре пучка d0 = 50 нм, толщине слоя электронорезиста 0,5 мкм и энергии 20 кэВ диаметр рассеянного пучка электронов будет равен 200 нм. Естественно, что чем тоньше слой электронорезиста, тем больше его разрешающая способность.

При попадании электронного пучка в тонкий полимерный слой электроны при упругих и неупругих столкновениях теряют свою энергию. Эти процессы и называют рассеянием электронов. При таком рассеянии возникает поперечный поток электронов в направлении, перпендикулярном направлению падающего пучка. При прохождении пучка электронов в подложку в ней также происходят рассеяние и отражение электронов (обратное рассеяние).

Характеристики рассеяния зависят от энергии, тока и геометрии электронного пучка, толщины слоя электронорезиста и материала подложки. Обратное рассеяние оказывает влияние на экспонирование электронорезиста. Поэтому участки слоя электронорезиста, нанесенные на различные по составу слои, получают разные дозы облучения и будут проявляться по-разному.

Характеристиками рассеяния электронов в слое электронорезиста определяется форма клина проявления, которая зависит также от энергии воздействующих электронов, типа электронорезиста (позитивный или негативный), его толщины и состава слоев осажденных на подложку.



Рисунок 1. Рассеяние пучка электронов в слое электронорезиста и подложке:

1 — первичный пучок электронов, 2 - слой электронорезиста, 3 - подложка, 4 — область прямого и обратного рассеяния электронов

Рисунок 2. Формы клина проявления на тонком слое позитивного электронорезиста (а) и на толстых слоях позитивного (б) и негативного (в):

1 — пучок электронов, 2 - слой электронорезиста, 3 — подложка, 4 - область рассеяния и поглощения электронов, 5 - клин проявления


Формы клипа проявления электронорезиста в зависимости от толщины его слоя показаны на рисунке 2, а - в. Если пучок 1 электронов проходит через слой 2 злектронорезиста и не успевает рассеяться, так как его толщина мала, а энергия электронов велика, формы клина 5 проявления близка к вертикальной (Рисунок 2, а). Когда рассеяние электронов происходит в основном в объеме слоя электронорезиста большой толщины, после проявления форма его клина повторяет форму и области рассеяния электронов (Рисунок 2, б, в). На позитивных электронорезистах в этом случае получают "отрицательный" клин проявления, а на негативных — "тянутый".

Рассеяние электронов в слое электронорезиста влияет не только на форму клина проявления, но и существенным образом определяет возможность формирования малых элементов изображения. Так, на рисунке 1 была пунктиром показана граница области проявления при экспонировании электронным пуч­ком. На самом деле область рассеяния электронов намного больше. Если элементы изображения лежат в непосредственной близости друг к другу, то дозы, полученные от рассеянных при экспонировании электронов, складываются и могут вызвать существенное искажение геометрии элементов после проявления.


Рисунок 3. Проявление "эффекта близости" при экспонировании в случаях отсутствия (а) и наличия (б) рассеяния электронов:

  1. распределение первичного пучка электронов, 2 уровень облучения, необходимый для полного проявления, 3 — полученное изображение, 4 — реальное (рассеянное) распределение электронов при экспонировании, 5 - суммарное распределение дозы облучения с учетом рассеяния (эффект близости)


Рассмотрим, как "хвосты" рассеяния от экспонированных областей складываются и приводят к проявлению областей, в которые не проходило прямое экспонирование электронным пучком, но которые получили суммарную дозу, достаточную для их проявления. При малом рассеянии (тонкий слой электро-норезиста — Рисунок 3, а) область проявления соответствует области экспонирования, поэтому можно получить изображение малых экспонируемых областей d при их близком взаимном расположении. Сильное рассеяние электронов (Рисунок 3, б) искажает не только размеры проявленных областей, но и вызывает взаимное влияние близко расположенных элементов изображения. Такое влияние называют эффектом близости.

Эффект близости является самым значительным ограничением в электронолитографии по точности переноса изображения и формирования элементов малых размеров. На рисунке 4, а, б показано, как исходная геометрия элементов искажается из-за эффекта близости. Причем геометрия элементов может настолько исказиться, что произойдет полное их слияние.

Уменьшением дозы экспонирования площади элемента искажения устранить нельзя, так как это приведет к его недопроявлению. Поэтому для компенсации эффекта близости предварительно устанавливают определенную дозу экспонирования и выбирают необходимую геометрию элементов изображения. Только так удается избежать влияния эффекта близости.

В электронолитографии применяют два способа непосредственного формирования элементов изображения на полупроводниковых подложках: последовательной экспозицией тонким сфокусированным электронным пучком круглого сечения (сканирующий способ) и последовательным экспонированием прямоугольным пучком переменного сечения (электронно-наборный способ). Оба эти способа отличаются только операцией экспонирования.

По сравнению с фотолитографией электронолитография обладает следующими преимуществами:


Рисунок 4. Перенос изоб­ражения элементов без влияния "эффекта бли­зости" (д) и искажение их геометрии под его влиянием (б): 1 — смыкание элементов, 2, 3 - допустимое и не допустимое частичное искажение формы элементов


Рисунок 5. Структурная схема электронно-лучевой установки экспони­рования :

1 — электронно-оптическая система, 2 - электронная пушка, 3, 7 — формирующая первичный электронный пучок и промежуточная диафрагмы, 4 - магнитная линза, формирующая электронный пучок, 5 -отклоняющая пластина, б, 8 - промежуточная фокусирующая и уменьшающая магнитные линзы, 9 - система электродов отклонения и отключения электронного пучка, 10 - магнитная система отклонения электронного пучка, 11 - проекционная магнитная линза, 12 -экспонируемая подложка, 13 - координатный стол, 14 — шлюзовая система загрузки и смены подложек, 15 - вакуумная система с безмасляными средствами откачки, 16 - система привода координатного стола, 17 - блок контроля и управления вакуумной системы, 18 - система управления координатным столом и загрузкой - выгрузкой подложек, 19 - блок питания и контроля магнитной системы, 20, 25 -блок и система контроля электронно-оптической системы, 21 - высоковольтный блок, 22 — буферное быстродействующее запоминающее устройство, 23 - арифметический блок расчета коррекций, 24 -система контроля изображения и совмещения, 26 - интерфейс, 27 — быстродействующая суперЭВМ, 28 - магнитная лента с топологической информацией, 29 - система управления


Случайные файлы

Файл
2975.rtf
166603.rtf
19485.rtf
1271.rtf
TEST1.DOC




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.