РПЗ (Технология рентгенолитографии)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Московский

ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени Государственный Технический Университет

имени Н. Э. Баумана

ФАКУЛЬТЕТ: Машиностроительные Технологии

КАФЕДРА: “Электронные технологии” МТ11

Расчетно-пояснительная записка

по курсовому проекту

«Технология рентгенолитографии»

Выполнил студент группы МТ11-81

Базиненков А. М.

Руководитель курсового проекта

Цветков Ю. Б.

Москва

2005 г.

Реферат

к курсовому проекту

Технология рентгенолитографии

Записка … стр., … рисунков, … таблица.

Ключевые слова:

РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИЯ, Синхротронный источник излучения, МИКРОЗАЗОР, Степпер, система совмещения, спутник для полупроводниковых пластин, полный факторный эксперимент, пьезопривод.

Графические работы в объеме 5 листов выполнены на ПК с помощью программы АСКОН КОМПАС v.6+ и Corel 12. Записка выполнена с использованием среды Microsoft Word с применением MathCAD 11A Enterprise Edition.

Целью проекта является анализ технологии рентгенолитографии и в частности анализ вариантов установки совмещения и экспонирования (степпера) для реализации данной технологии.

Произведен технологический анализ изделий, получаемых при помощи процессов микролитографии, а также процесса LIGA, по критерию минимальный размер элемента.

Произведен анализ методов субмикронной литографии, а именно проекционной фотолитографии, ионной проекционной литографии, электронной литографии на примере SCALPEL и рентгенолитографии, и приведена их сравнительная характеристика.

Для технологии рентгенолитографии произведен расчет профилей распределения интенсивности на поверхности фоторезиста (рентгенорезиста), а также на основании расчета дано обоснование выбору величина микрозазора при рентгенолитографии.

Произведен анализ схем построения установок совмещения и экспонирования на основе отечественной литературы, а также на основе данных американского патентного агентства www.uspto.gov.

Сконструированы базовые элементы степпера: система совмещения, спутник для полупроводниковых пластин, а также пьезопривод точных перемещений.

Оглавление:

Реферат________________________________________________________

Оглавление_____________________________________________________

1. Введение__________________________________________________

2. Технологический анализ иделия_______________________________

3. Методы субмикронной микролитографии_______________________

3.1. Ионная проекционная литография__________________________

3.2. Электронная литография__________________________________

3.3. проекционная фотолитография_____________________________

3.4. Рентгенолитография______________________________________

3.5. Сравнение методов субмикронной микролитографии__________

3.6. LIGA-технология________________________________________

4. Технология рентгенолитографии______________________________

5. Влияние микрозазора на профиль распределения интенсивности___

6. Установка совмещения и экспонирования_______________________

7. Система совмещения_________________________________________

7.1. анализ методов совмещения для РЛС________________________

7.2. Интерферометрический метод совмещения___________________

8. Подложкодержатель_________________________________________

8.1. Анализ методов крепления п/п пластин______________________

8.2. Использование электрета в электростатических прижимах______

8.3. Планированный эксперимент_______________________________

8.4. Разработка спутника для п/п пластин________________________

9. Конструирование привода точных перемещений__________________

Заключение______________________________________________________

Библиография_____________________________________________________

1. Введение

В огромном арсенале современной техники особое место занимает группа технологий, предназначенных для формирования на поверхности изделий рельефов заданных размеров и формы. В отличие от методов объемной обработки (литье, пластическое деформирование, механическая обработка), технологии формирования поверхностных рельефов изначально предназначались главным образом для создания изделий - носителей информации.

Самыми древними объектами человеческой деятельности в этой области могут считаться шумерские глиняные таблички с клинописными письменами, каменные плиты древнеегипетских пирамид с иероглифами и барельефами, древнегреческие бронзовые таблички с текстами и изображениями. Долгое время для создания рельефов использовали методы и инструменты, применяемые и для других технологий, например чеканку, гравировку, литье. Даже столь революционное событие в истории человечества, как появление книгопечатания, на первых порах мало что изменило в технологии формирования поверхностных рельефов, так как бурно развивавшиеся в ту пору литейные процессы обеспечили полиграфию необходимыми печатными формами.

Однако потребность увеличения тиражей с одновременным снижением стоимости полиграфии привели к созданию ряда специальных методов, предопределивших дальнейшее развитие этой области. К числу этих методов следует отнести следующие.

Литография (от лито... и графия) - способ плоской печати, при котором печатной формой служит поверхность камня. Изобретена в 1798 г. Изображения на литографский камень наносят тушью или литографическим карандашом.

Офорт (от франц. eau-forte - азотная кислота), способ создания гравюр: рисунок процарапывается гравировальной иглой в слое кислотоупорного лака, покрывающего металлическую пластину, процарапанные места протравливаются кислотой, а полученные углубления заполняются краской и оттискиваются на бумагу.

Фотография как способ получения видимого изображения объектов на светочувствительных материалах.

Объединение возможностей этих методов привело к появлению фотолитографии, то есть метода создания группового поверхностного рельефа на плоских поверхностях камне или металле с применением фотографии.

С конца XIX и до середины XX века фотолитография развивалась в рамках полиграфических технологий, а также изредка применялась при художественной обработке различных изделий. С конца 50-х - начала 60-х годов нынешнего столетия в связи с бурным развитием электронных и информационных технологий фотолитография претерпела второе рождение уже как метод формирования конфигураций и рельефов элементов микроэлектронных приборов и других прецизионных изделий. Возможность одновременного и относительно быстрого получения огромного числа элементов микроэлектронных структур, резкое уменьшение их размеров до микронного и субмикронного уровня оказали революционное воздействие на развитие электронных технологий. Не случайно фотолитография, в более общем случае - микролитография, стала ключевой технологией современного микроэлектронного производства.

Возможности современной микролитографии не остались без применения в смежных, родственных областях техники. Технология микроэлектроники, некогда позаимствовав у многих из них основополагающие принципы, со временем вернула им доведенные до высочайшего уровня промышленные технологии.

Номенклатура изделий, размеры элементов которых достигли микронного и даже субмикронного уровня, весьма велика. В настоящее время помимо полупроводниковой твердотельной микроэлектроники уровень развития таких ведущих отраслей современной техники как электроника в целом, приборостроение, микромеханика, полиграфия во многом определяется степенью миниатюрности производимых и применяемых в них изделий и компонентов.

Рассмотрим некоторые типовые объекты обработки и соответствующие им особенности процесса микролитографии.

Микроэлектроника. Переход от дискретных сплавных полупроводниковых приборов к твердотельным и гибридным интегральным схемам (ИС) стал возможен благодаря изобретению планарной (поверхностной) технологии.

С

уть метода состоит в формировании многослойной структуры, в которой элементы различных слоев взаимодействуют между собой, образуя активные полупроводниковые приборы, резисторы и т.д.

Ф ормирование на плоскости конфигураций этих элементов с помощью микролитографии, по существу полиграфического метода, позволяет реализовать

Рис. 1.

групповое “впечатывание” совокупности элементов очередного слоя в аналогичную совокупность элементов, полученных на заготовке ранее.

Непрерывное возрастание сложности ИС привело к тому, что, начиная с 1960 г. размеры уменьшались в среднем на 13% в год. Так, минимальный размер элементов, равный 2 мкм в 1982 г., в 1992 г был уменьшен до значения 0,5 мкм. В настоящее время получены приборы с размерами элементов 0,35 мкм, ведутся разработки по созданию приборов с минимальным размером элемента 0,18 мкм и менее.

Одновременно с уменьшением размеров элементов происходит увеличение их количества, приходящегося на один кристалл ИС. Это можно показать на примере запоминающего устройства (ЗУ). В таблице 1 приведены параметры кристаллов ЗУ емкостью 256 Кбит...1 Гбит, уже полученных или осваиваемых в промышленном производстве. Как следует из таблицы, прогноз развития ЗУ предусматривает каждые три года уменьшение размеров элементов и возрастание площади кристалла примерно в раз. Заключительная строчка таблицы характеризует требуемую точность положения края элемента. В этот параметр входят точность формирования размера элемента и точность его размещения на рабочем поле. В сумме эти значения не должны превышать 40% от минимального размера элемента.

Таблица 1

Требования к микролитографии в производстве ЗУ

Следует учитывать, что размещение элемента на рабочем поле предусматривает его точное совмещение с уже имеющимися на подложке. Такое послойное совмещение при изготовлении сложных схем может повторяться до 10...22 раз, причем подложки между литографиями подвергаются высокотемпературной обработке. Все это привело к постоянному росту требований к процессу микролитографии. Так, для изготовления ЗУ с емкостью памяти, например, 1 Мбит необходимо каждый из 50 миллионов элементов шириной 1 мкм, расположенных внутри кристалла 10х10 мм изготовить с погрешностью не более 0,2 мкм, совместив при этом их с элементами предыдущего слоя с погрешностью не более 0,3 мкм.

Поскольку промышленное производство таких приборов ведется на подложках диаметром 100 – 200 мм, число формируемых и совмещаемых элементов увеличивается на подложке по сравнению с модулем примерно на два порядка при сохранении, естественно, требований к их размерам и точности совмещения.

Столь жесткие, зачастую беспрецедентные требования к разрешающей способности и точности процесса привели к тому, что одной из главных проблем микроэлектронного производства является создание рисунка топологии ИС – микролитография.

Микромеханика. Этот раздел современных высоких технологий переживает в последнее десятилетие бурное развитие и рост масштабов промышленного освоения. Его объектами являются микромеханические устройства, в которых кремний используется в качестве конструкционного материала.

Использование фотолитографии совместно с послойным синтезом позволило реализовать групповую обработку изделий и одновременно создавать на единой подложке сотни одинаковых устройств. При этом размеры элементов этих устройств по ширине не превышают десятков микрометров, а их толщина - единиц микрометров. Изготавливаемые из кремния толщиной 5...20 мкм упругие мембраны и балки превосходят по механическим свойствам металлические упругие элементы .