Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 44
Текст из файла (страница 44)
5 мкм). Наиболее высокую производительность обеспечивает ЭОС с переменным сечением луча (рис. 8.2,г). Первая апертура формирует луч квадратного сечеяня, а первая линза проецирует изображение этой апертуры в плоскость второй апертуры с квадратным отверстием. С помощью электронного отклоняющего устройства квадратное сечение луча может частично перекрываться второй апертурой. Конечная форма сечении луча соответствует зоне перекрытия второй апертуры с изображением первой. Это позволяет изменять форму к размеры сечения луча, сохраняя прн этом неизменную плотность тока.
Сравнение возможностей рассмотренных ЭОС поназывает, что экспонирование лучом с изменяемой формой сечения обеспечивает минимальное количество проходов луча по элементу топологии н соответственно значительное повышение пронзводнтельностн. Следует учитывать, что обеспечение возможности изменения размера луча, так же как достижение большой степени его уменьшения, ведет к усложненшо ЭОС, так кан требуется увеличение количества линз. Рассмотренные ЭОС непосредственно генерируют топологический чертеж в слое ревиста по командам управляющей ЭВМ. Кроме ннх в электронолнтогра,фни испо.чьзуются системы, репродуцнруюшие ранее полученное изображение.
Такие системы, называемые проекторами, могут быть двух типов: с перфориРованной маской и эмнттирующим катодом. Схема ЭОС первого типа показана на рис. 8.3. Элентронный пучок из источника 1 проходит бланкирующне (выключающие) электроды 2 и 3, апертуру 4 и две фокусирующне магнитные линзы 5 и 6. Отклоняющие катушки 7, 8 и линза 9 фокусируют электронный луч в заданном участке маски 1О, изготовленной нз медной, золотой нли аикелевой фольги толщиной 12,5 мкм.
В маске выполнены отверстия 11, которые служат в качестве знаков совмещения и отверстия 13, в виде отдельных элементов топологнческого рисунка. Поворот маски вокруг центральной осн производится червячной передачей 12. Прн совмещенки электронный луч, сфокусированный магнитной линзой 9, сканирует по отверстиям 11, проходит далее фокуснруюшую линзу 14, отклоняющую систему 15 н 17, 210 В 7 1В гп 21 гг гу Рис, 8.3. Проектор с перфорированной маской апертуру 16 и оконечной линзой 18 фокусируется на поверхность подложки 19.
Обратно рассеянные от подложки электроны регистрируются датчиком 26, его сигнал через фотоэлектронный умножнтель 43 н усилитель 42 поступает на видеодисплей 41 и сканируется на нем синхронно с сигналами на отклоняющих катушках. Система сканирозання включает генераторы 35, 36, соединенные с блоками 37 н 39. Этн блоки управляют смешением снгиалоз по координатам Х к У, подаваемых через усилители 38 и 40 на отклоняющие катушки 7 и 8.
Кроме того, блоки 37 и 39 управляют амплитудой этих сигналов, подаваемых на экран днсплея 41. Контролируя на экране дисплея наложенные друг на друга изображения знаков совмещения маски и подложки, можно провести их точное совмещение. Для этого используется червячная пара 20, 2! и каретки 22, 23, перемещаемые микровннтамн 24 н 25 14ь 211 . 0,2 мкм .30с .
до 100 мм . 20кВ .5мм 100 мкм . электростатический, менее 5 мкм ум- псу Рис. 8.4. Проектор с фотокатодом 213 После совмещения производится экспонирование подложки электронным лучом, проходянгим либо через отдельные элементы маски 1О, либо одновременно через всю ее поверхность. При фокусировке изображения н регулировке его масштаба используются регулируемые блоки питания 27 ... 33. Включение н выключение источника производится через усилитель 34, связанный с бланкирующимн электродамн 2.
Наиболее пронзводительныи методом электронолитографии является репродуцирование на пластину с резистом в масштабе 1 1 полного рисунка шаблона. В используемых для этой цели электронно-лучевых проекторах роль шаблона выполняет фотокатод, аналогичный обычному оптическому шаблону Товоаогпческий чертеж выполняется в слое хрома на поверхности кварцевой подложки.
На хромовый слой наносится фоточувствительное покрытие, эмиттнрующее электроны при облучении его ультрафиолетовым излучением Принципиальная схема электронно-лучевого проектора с масштабом переноса изображения 1: 1 показана на рис. 8.4. Пластина 1 с нанесенным на нее слоем электронорезиста закрепляется на столике 2, шаблон 3 — на держателе 4. Камера, в которой они располагаются, откачиаается до вакуума 6,7 10 †' Па (5 10 ' мм рт. ст.). Источник 5 ультрафиолетового излучения с длиной волны 185 нм через кварцевое окно б огвешает шаблон 3. Излучение, проходящее через кварцевую подложку шаблона и окна в маскирующем хромовом покрытии, ло..
кально воздействует на участки слоя йодистого цезия, не закрытые хромовой йаской. Эмиттируемые фотокатодом электроны ускоряются электрическим по- 212 лем 20 кВ, при этом пластина с резистом выполняет функции анода. Магнитные катушки 7 фокусируют поток электронов, воспроизводящий изображение фото- катода на пластине 1. Квакушки 8 и 9 применяются для отклонения н коррекции этого изображения. В столике 2 выполнены отверстия, за которыми установлены детекторы 10 рентгеновского излучения, соединенные световодами 11 с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). Максимум рентгеновского излучения соответствует моменту точного совмещения реперных знаков подложки и шаблона.
Основные технические данные проектора: Минимальный размер элемента Время совмещения н экспонирования . Диаметр подложки Ускоряющее напряжение Зазор между пластиной н шаблоном . Глубина резкости изображении Тип н неплоскостность подложкодержателя 8.2. УСТРОЙСТВА ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ Применение в мнкролитографии ионных пучков нместо электронных позволяет повысить разрешающую способность процесса и уменьшить время экспонирования. Это достигается тем, что в отличие от элетронолнтографии, образо. ванне обратно рассеянных ионов незначительно.
Вторичные электроны имеют низкую энергию, длина нх пробега не превышает 0,01 мкм Кроме того, энергия ионов сильнее поглощается в слое ревиста, чем энергия электронов. Поэтому при одинаковых яркостях источников экспозиция при ионной литографии может быть значительно снижена по сравнению с электронной литографией. Дополнительным преимувгеством ионной литографии является возможность подбирать источники ионов в соответствии с конкретными технологическими условиями.
В ионной . литографии формирование топологического рисунка может вестись двумя способалли: остро сфокусированным ионным зондои и переносом с помощью ионных пучков изображения лопасни-шаблона Основными узлами установок ионной литографаи являются источники ионов, электростатические линзовые системы для фокусировки пучка и построения изображения маски-шаблона, отклоняющие системы, прецизионный координатный стол, системы питания н управления. Фокусировка ионных пучков и построение с их помощью изображений при относительно небольших плотностях тока аналогичны электронным пучкам. Наиболее важным элементом установок ионна.лучевой литографии является ионный источник, во многом определяющий основные параметры оборудования.
Ионные источники должны обеспечивать максимальную яркость (плотноствого тока в единице телесного угла), однородность состава пучка по массе н заряду ионов и стабильность пучка, минимальные разброс ионов по энергиям относительно среднего значении (моноэнергетичность) и расходимость пучка. Кроме того, источники должны быть энономичными, иметь повышенный срок службы, обеспечивать при необходимости непрерывный илн импульсный режим работы. а) Рис. 8.5. Схемы иоянык ясточяиков: а — луаплззматров; б — газофазный ясточввк с полевой ячаазацаей; в — жялкометалляческяй кзввллярвмй источник В иоияой литографии преимущественно применяются три типа ионных источников: дуоплазмотрониый, жидкометаллический и газофазный с полевой иоиизацией.
Принцип действия дуоплазмотрона основан иа извлечении ионного потока нз плазмы газового разряда. Рабочий газ или пары вещества подаются через трубку 1 (рис. 8.5,а) в рабочую камеру, в которой расположен термокатод 2. Эмиттируемые нм электроны ускоряются электрическим полем к промежуточ. ному электроду 3, при этом в области 5 при давлении 0,1 ... 1,0 Па возникает дуговой разряд. Разряд распростраииется к аноду 6, являющемуся составной частью магиитопровода 4. Магнитное поле сжимает магнитный шнур до малого диаметра, что приводит к увеличению плотности плазмы. Через тугоплавкую вставку 6 с аиодиым отверстием 8 экстрактор 7 вытягивает ионы в воино-оптическую систему.
Яркость дуоплазмотроииых источников относительно невелика (10' А-см-'ср †'), поэтому яри их использовании возрастает время экспоии. раввина ревиста. Газофазный полевой источник включает эмиттер ионов — анод из вольфрама или ирридия, выполненный в виде иглы 3 (рис. 8.5,б).
Электрохимическим травлением радиус иглы доводится до 10 им. К острию эмиттера подается водород при давлении 1,3 Па, Как эмиттер, так и канал 1 подачи рабочего газа охлаждаются до температуры 77 К в баллоне 2 с жидким азотом. Молекулы водорода ..сорбируются иа аноде, мигрируют по его поверхности к острию и срываются с не1е-.сильным электрическим полем, создаваемым между анодом н экстрактором 4. Яркость источников этого типа 10' А см-'ср †' является максимальной для применения в ионолитографин. Жидкометаллический ионный источник имеет меньшую яркость, чем газофазный, однако он проще, надежнее в эксплуатации и считается наиболее пригодным для ионолитографии. В конструкции источника, показанной нв рис, 8.5,в, эмиттер ионов (анод) выполиси в виде тонкой вольфрамовой трубки 1 с капилляриым отверстием диаметром 50 мкм, заполненным жидким металлом, Для 214 !2 Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
