Шаблоны для рентгеновской литографии
Шаблоны для рентгеновской литографии
Рентгеновские шаблоны состоят из поглощающих рентгеновское излучение металлических пленок с нанесенным на них рисунком и тонкой мембраны, пропускающей рентгеновские лучи. Толщина поглощающего материала определяется длиной волны рентгеновского излучения, коэффициентом поглощения материала и величиной контраста, необходимой для формирования изображения на резисте. Наиболее широко применяемым в настоящее время поглощающим материалом является золото.
Рисунок на шаблоне обычно формируют с использованием электронно-лучевой литографии в сочетании с методами сухого травления. Для сохранения высокого разрешения и точного управления размерами элементов рисунок, сформированный в золотой пленке, должен иметь вертикальные стенки окон. Это требование легче всего выполняется при формировании рисунка в тонкой пленке золота, которая используется при большой длине волны экспонирующего облучения.
Мембрана, служащая подложкой для шаблона, должна обладать высокой прозрачностью для рентгеновских лучей, чтобы свести время экспонирования к минимуму. Она должна иметь стабильные размеры и достаточную прочность для многократного использования в технологическом процессе и быть прозрачной для видимого света, если применяется методика оптического совмещения. Для изготовления мембран используют такие материалы, как полиимид, Si, SiC, Si3N4, Al2O3 и многослойные структуры Si3N4/SiO2/Si3N4.
На рис. 1 показана структура рентгеновского шаблона, который успешно используют при изготовлении ИС. Он представляет собой многослойную структуру из нитрида бора и полиимида с пленкой золота толщиной 0.6 мкм, поглощающей рентгеновское излучение, в которой сформирован топологический рисунок схемы. Экспонирующим излучением при использовании этого шаблона служит характеристическое излучение РdLа с длиной волны 0.437 нм.
Изготовление шаблона начинают осаждением пленки нитрида бора толщиной 6 мкм на кремниевую подложку. После осаждения центрифугированием наносят пленку полиимида толщиной 6 мкм на пленку нитрида бора для дополнительного упрочнения структуры. Затем на мембрану осаждают пленку Та, пленку золота толщиной 0,6 мкм и еще одну тонкую пленку Та. Вся структура покрывается пленкой электронного резиста, в которой методом электронно-лучевой литографии создают топологический рисунок схемы.
Изображение, сформированное на резисте, переносят на пленку Та, которая впоследствии действует в качестве маскирующего слоя при травлении золота. После формирования рисунка в слое золота пленки Та удаляют и наносят другое защитное полиимидное покрытие. Пластину с рисунком присоединяют к кольцу из пирекса и с обратной стороны стравливают кремний, что приводит к образованию структуры мембраны.
Технология изготовления рентгеновского шаблона разработана не окончательно. Еще предстоит решить ряд проблем: улучшение долгосрочной стабильности рисунка шаблона, исключение нерезкости краев элементов рисунка, ухудшающей разрешающую способность шаблона, и уменьшение плотности дефектов шаблона. От решения этих проблем зависит развитие субмикронной рентгеновской литографии.
