MIKROLITOGRAFIYa (Лекции Цветкова), страница 4

Поэтому в микролитографии обычно используют эмпирическую зависимостьWk,A(4)где k = 0,6 — для лабораторных условий; k = 0,8 — для производственных условий.Глубина резкости Z определяет возможное отклонение плоскостирезкого изображения от идеальной плоскости изображения оптической системы и такжеявляется ее важным параметром.Для оценки Z используют второй критерий Рэлея, который формулируетсяследующим образом: в оптической системе, создающей сферическую волновуюповерхность  с центром в точке M, можно допустить расфокусировку Z = MM1 приусловии, что расстояние между волновой поверхностью  и сферой сравнения S сцентром в точке M1, измеренное по краю выходного зрачка, не превосходит величину /4(рис.

16).Рис. 16. Глубина резкостимикроизображенияДля этого необходимо, чтобы предельное значение Z составлялоZ   2 .2A(5)Из формул (4) и (5) следует, что повышение разрешения оптической системы засчет увеличения апертуры ведет к резкому уменьшению глубины резкости объектива.Часто этот параметр не превышает 1…3 мкм, поэтому для компенсации неплоскостностипластин необходимо применять системы автофокусировки.Следует подчеркнуть, что разрешающая способность и глубина резкости,рассчитанные по вышеприведенным формулам, описывают теоретические пределы этихпараметров.Качество реальной оптической системы характеризуется степенью соответствияосновных параметров объекта и его изображения, сформированного системой.Типовым тестовым объектом микролитографии является решетка с одинаковымипрозрачными и непрозрачными полосами (линиями) (рис.

17, а).В этом случае разрешение эквивалентно пространственной частоте  решетки сРис. 17. Пространственное изображение элементов топологииа - на фотошаблоне, б - после прохождения оптической системы,в - модуляция изображенияшагом P:   1/ 2W  1/ P .Как показано на рис. 17, б пространственное изображение фотошаблона послепрохождения оптической системы размывается в зависимости от ее основного параметра числовой апертуры.Для оценки качества пространственного изображения в оптике используютпонятие модуляция, т.е. отношение амплитуды распределения интенсивности Ia ксреднему значению Im (рис.

17, в). Часто применяется также эквивалентное понятиеконтраст, выражаемое через максимальное Imax и минимальное Imin значениеинтенсивности изображения (рис. 17, в):MI a I max  I minI m I max  I min(6)При определении разрешающей способности фотолитографии особое значениеприобретает граница проявленного и непроявленного участков - клин проявления.Поэтому к числу основных параметров фоторезиста относится контраст. Дляпозитивного фоторезиста этот параметр определяется относительной разницей междуэкспозицией E1, после которой фоторезист начинает проявляться, и экспозицией E0,получив которую фоторезист проявляется полностью, на всю толщину пленки.По мере увеличения экспозиции толщина слоя фоторезиста, остающегося послепроявления, уменьшается (рис.

18, а). Зависимость, связывающая остаточную толщинуэтого слоя с величиной экспозиции (обычно ее логарифмом) называетсяхарактеристической кривой (рис. 18, а).Наклон касательной к нормированной характеристической кривой используют дляколичественной оценки контраста (рис. 18, б):1Elg 0E1(7)где E1 - доза начала проявление фоторезиста,E0 - доза полного проявления фоторезистаКонтраст фоторезиста является количественным показателем того, насколькохорошо он преобразует размытое пространственное изображение в четкий микрорельеф.Обычно контраст позитивных резистов составляет   2...3 .

В этом случае экспозиция E0в 101/3 - 102/3 больше, чем E1.В микролитографии контраст (модуляция) оптического изображения совместно сконтрастом фоторезиста существенно влияют на разрешение всего литографическогоабРис. 17. Характеристическая кривая позитивного фоторезистаа - экспериментальные значения, б - нормированная криваяпроцесса. Изображения с высоким оптическим контрастом имеют меньший клинпроявления. С другой стороны, уменьшение разницы между E0 и E1 (показано пунктиром),т.е.

повышение контраста фоторезиста, также делает изображение более резким.Часто значения E0 и E1 используют для получения параметра, аналогичногомодуляции изображения в оптической системе. Модуляцию фоторезиста Tf можноопределить какE0  E1 101 /   1Tf E0  E1 101 /   1(8)Чем меньше значение Tf , тем более резкими получаются края микрорельефа и,соответственно, возможно достижение более высокого разрешения. В любом случае, дляполучения микрорельефа в фоторезисте необходимо обеспечить T > Tf .

У фоторезистов,согласованных с источниками излучения в диапазоне g, h, i линий, контраст составляет  2...3 , при этом модуляция равна Tf = 0,36...0,5. Поэтому на значение оптическогоконтраста накладывается ограничение T  0,6 ..