Физико-технические основы систем переноса изображения на эффекте обращения волнового фронта для микроэлектронной техн (1024968), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 1

Электронная проекционная литография

Ниже приводятся одни из наиболее крупных проектов – проекты SCALPEL и PREVAIL.

SCALPEL

Проект SCALPEL разрабатывается фирмой Lucent Technologies, США. [9]. Аббревиатура SCALPEL расшифровывается как электронная проекционная литография при рассеянии с угловым ограничением. Изображение кристалла формируется путем поочередной печати сегментов кристалла размером 0,250,25 мм. Печать сегмента осуществляется сканированем полосой шириной 0,25 мм на пластине; движущимися являются шаблон и пластина. Проекционная схема изображена ниже:

Рис.2

Схема осуществляет проекцию изображения шаблона на пластину с масштабом уменьшения 4:1. Шаблон представляет собой мембрану из материалов с малым атомным номером, покрытую маской из материала с высоким атомным номером. Мембрана является почти полностью прозрачной для потока электронов. Элементы маски рассеивают электроны на большие углы. Диафрагма в задней фокальной плоскости электронного объектива блокирует сильно рассеянные электроны, формируя высококонтрастное изображение в плоскости пластины. Планируемый минимальный размер элемента составляет 35 нм.

PREVAIL

IBM в сотрудничестве с японским производителем установок литографии Nikon предлагает принцип электронной литографии PREVAIL (Проекционная литография с уменьшением, с изменяемой оптической осью) [10], [11], который обладает большим размером поля изображения по сравнению с технологией SCALPEL.

Изображение кристалла на пластине формируют путем поочередной печати сегментов кристалла размером 5мм5мм (в проекте SCALPEL размер составляет 0,25мм0,25мм). Печать осуществляется в 4 уменьшении. Принцип печати сегмента кристалла состоит в следующем.

Рис. 3

Оптическая ось проецирующей системы (коллиматора и проектора) смещается по заданной траектории при одновременном смещении электронного пучка вслед за оптической осью. Смещение оптической оси осуществляется добавкой дополнительного магнитного поля в проецирующей системе.

Принцип проецирования изображения такой же, как и в проекте SCALPEL, за исключением того, что применяется шаблон трафаретного типа:

Рис. 4

Пучок электронов проходит через сквозные отверстия и рассеивается непрозрачными элементами. Большим недостатком такой технологии является то, что данный шаблон не может содержать непрозрачные элементы “островного” типа без их поддерживания. Применяют поддерживающие структуры в шаблоне для таких изолированных элементов и для большинства слоев приходится делать вторую печать с корректирующим шаблоном.

Разрабатываемая установка предназначается для уровня технологии литографии <100 нм [12].

ИПЛ

Проект ионной проекционной литографии MEDEA разрабатывается европейским консорциумом под управлением фирмы Infineon Technologies и при государственной поддержке Австрии, Германии и Нидерландов [13].

Параметры разрабатываемой установки следующие: минимальный размер элемента 50 нм, максимальный размер поля изображения 25мм25мм достигается путем поочередной печати четырех сегментов размером 12,5мм12,5мм. Масштаб уменьшения 4, эквивалентная длина волны =5*10^-5 нм (100 кэВ Не ионы), NA=10^-5. Проектируемая производительность установки - 30 пластин диаметром 300 мм в час.

Схема формирования изображения представлена на рисунке:

Рис. 5

Источник испускает ионы водорода или гелия. Далее, с помощью мультиэлектродных электростатических систем осветителя и проектора ионный пучок расширяется, проходит через шаблон трафаретного типа (см. рис.4) и проецируется с уменьшением на пластину с резистом. Столь большой размер кадра достигнут вследствие уменьшения кривизны поля изображения при использовании шаблона как электрода. При этом, как изображено на рис. 6, образуется расходящийся пучок ионов (технология отклоняющих электростатических линз, демонстрировалась Ionen Mikrofabrikations Systeme GmbH в 1996/97 гг.):

Рис. 6

Отклоняющая электростатическая

линза.

Прочие технологии

Оттисковая печать (“Imprint”)

Данная технология рассматривают как возможный способ литографии для изготовления микросхем с минимальным размером элемента 20-40 нм [14]. Метод основан на формировании оттиска в тонком слое полимера соответствующим штампом при поддержании фиксированной температуры и давления, рис.7:

Рис. 7

Штамп и подложку с полимером помещают на параллельные друг другу столики. Затем происходит нагрев столиков до определенной температуры, при которой полимер размягчается (температура обоих столиков одинаковая). Далее штамп и подложку прижимают друг к другу при фиксированном давлении прижима. Далее осуществляется охлаждение столиков, при котором полимер с образовавшейся структурой застывает, и столики раздвигают. Далее подложка может подвергаться дальнейшим операциям, например, операции сухого анизотропного травления, в случае, если полимер обладает достаточной стойкостью. Полимер может также являться и частью изготавливаемого устройства, если полимер функционален (например, обладает проводимостью, является оптически нелинейным и т.д.).

Inking

Технология “Inking” (в пер. с английского “ink” – “чернила”) схожа с технологией “Imprint”, с той разницей, что штамп имеет слой, который после прижатия остается на подложке [14]. Предполагаемый минимальный размер элемента составляет 30-50 нм. Схематично процесс изображен на следующем рисунке:

Рис. 8, Inking

На прижимаемые участки штампа наносят вещество, которое становится мономолекулярной структурой при контакте с подложкой. Данный монослой может служить либо маской при дальнейшей обработке, как изображено на рисунке, либо быть частью изготавливаемой микросхемы, как и в Imprint.

Ультрафиолетовая оттисковая печать

Данная технология разрабатывается европейской фирмой EVG. Принцип литографии изображен на рис. 9:

Рис. 7

Формирование структуры осуществляют прижатием штампа с последующим облучением ультрафиолетовым излучением через штамп.

3. Недостатки разрабатываемых методов литографии и обращение волнового фронта (ОВФ).

В предыдущих главах были описаны наиболее вероятные технологии литографии ближайшего будущего ЭУФ и ЭПЛ, а также ИПЛ. Разработка этих методов сложна в силу своей новизны; помимо того, каждому конкретному методу сопутствуют свои сложности. Для ЭУФ – это разработка безаберрационного объектива зеркального типа, создание вакуума в проекционном тракте. Для ЭПЛ – это невысокая производительность, боковая засветка, разработка безаберрационого электронного объектива.

В этой связи обращает на себя внимание использование эффекта Обращения Волнового Фронта (ОВФ) для формирования изображения в литографии. ОВФ — формирование с помощью различных физических механизмов и схемных решений так называемого обращенного пучка света, соответствующего обращенной во времени картине распространения падающего пучка. То есть, некий “черный ящик” обращает часть волнового фронта, которая попадает на него и начинается обратное распространение света.

Рис. 1

Может возникнуть вопрос об отношении, которое имеет эффект обращения волнового фронта к литографии. Идея состоит в следующем. Если излучение отходит от некоторого предмета, то, обратившись, оно опять соберется на нем; ОВФ-вещество будет работать как безабберационная линза единичного масштаба. Поставим между предметом и веществом наклонное полупрозрачное зеркало. Тогда излучение, отходящее от ОВФ-вещества частично отразится от зеркала и в некотором месте сформируется изображение предмета.

Добиться эффекта ОВФ можно с помощью зеркала, повторяющего волновой фронт распространяющегося излучения. Но этот способ не универсален в том смысле, что для каждого нового излучения нужно свое зеркало. Однако, существуют универсальные способы обращения волнового фронта, когда обращаются всевозможные излучения определенного типа.

О сновными способами достижения универсального ОВФ являются вырожденное четырехволновое смешение и вынужденные рассеяния света. С помощью указанных способов обращается излучение типа

С тоит отметить, что это монохроматическое излучение. Обращенным к данному, будет излучение

На первый взгляд, создание обращенного во времени движения в равной мере может осуществляться и в механике взаимодействующих частиц, и в механике сплошной среды, и во всех других физических системах, где микроскопические уравнения движения ковариантны относительно замены знака времени.

Однако для подавляющего большинства физических систем характерна сильная неустойчивость поведения конкретных микротраекторий по отношению к малым возмущениям начальных условий. Кроме того, практически любое движение сопровождается диссипацией. Часть энергии необратимо рассеивается, превращаясь в тепло. В результате даже чрезвычайно точное одновременное и мгновенное изменение знака всех обобщенных импульсов создаст картину обращенного движения лишь на небольшом интервале времени, после чего система в соответствии со вторым началом термодинамики станет необратимо функционировать в направлении роста энтропии [15].

Характеристики

Список файлов диссертации