Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 45
Текст из файла (страница 45)
8.6. Принципиальные схемы ионна.оптических систем: а — с зонловым ванчым пучком", б — проекционная система с шаговым эхспонировваяем разогрева металла используется нагреватель 2, б помещенный во внутреивий стакан 6. Тепловые экраны 3, наружный стакан 6 и кожух 4 тепло. Х изолируют нагреватель. На конце капилляра 1 а) под воздействием давления внутри иглы около 1 МПа и внешнего электрического поля образуется выступающий конус жидкого металла, с которого эмиттируются ионы. Ионна-оптические системы формируют в зависимости от типа установки либо тонкий ионный зонд,либо коллимнроваиный пучок большого диаметра для проецирования изображения маски-шаблона.
Поскольку ионы имеют иа порядок больший разброс энергии, чем электроны, во всех элементах нонна-апти. ческих систем — линзах, масс-сепараторах, дефлекторах, — должны применяться специальные меры для уменьшения хроматических аберраций. Кроме того, мас. са ионов значительно больше массы электронов, поэтому для фокусировки ионных пучков преимущественно используются электростатические линзы. Это позволяет уменьшить габариты системы, потребляемые мощности, облегчает юстировку системы и ее термостатирование.
Ивино-оптическая система для формироваяпя ионного зонда показана иа рис. 8.6,а. Система включает жвдкометаллический источник 1 ионов гелия, экстрактор 2, диафрагму 3, электростатическую линзу 4, дефлектор 5. Диаметр ионного зонда при использовании сменных диафрагм лежит в пределах 0,1 .. 0,5 мкм. Электростатический дефлектор 5, управляемый микропроцессором, отклоняет ионный пучок в пределах 100Х100 мкм. Проекционная ионна-оптическая система, предназначенная для шагового экспонирования подложек, представлена иа рис. $Я,б, Газовая система 1 подает в плазменный источник ионов 2 один из рабочих газов: водород, гелий, пеон или аргон.
Поток ионов нз источника проходит электростатическую коиденсориую львзу 3 и в виде коллимированного пучка падает иа маску-шаблон 5. Доза облучения контролируется детектором 4. Прошедшие шаблон ионы ускоряются электростатическими линзами 6, уменьшающими изображение маски в плоскости заготовки 8 в 10 рзз. Координатный стол 9, иа котором закреплена пластина, перемещается приводом 10 иа шаг после каждого экспонирования. Датчики 215 и/ д/ Рис. 8,7.
Термостабилизация маски: вавряжеяке маска а-явкелевэя маска; б — креплеяяе маски в элюмяяяезоя рамке; в — прелэарят ль — е яое терме- 7 используются при совмещении реперных знаков шаблона и пластины. Лазерные ннтерферометры контролируют точность позиционирования координатного стола в пределах ~(0,1 ...
0,2) мкм. Управление основными функциональными узлами системы ведется от ЭВМ 12 через промежуточные подсистемы 11. Точность получаемого изображения во многом зависит от конструкции маски и ее термической стабилизации во время экспонирования. Маска выполняется из никелевой фольги 2 (рис. 8.7) и с поыощью держателя 1 зажимается в алюминиевой рамке 3. При нагреве рамки термоэлементом 4 за счет различных коэффициентов термического расширения никеля и алюминия в маске возникает напряженное состояние.
Разогрев маски во время ионной бомбардировки может лишь уменьшить ее упругое натяжение, однако поверхность маски тем не мевее остается плоской. В установках проенционнай ионной литографии при энергии ионов 60 100 кэВ размер поля изображения составляет 5 ... 10 мм, глубина резкости — яе менее ! мм, разрешающая способность 0,1 ... 0,2 мкм, погрешность совмещения ьс0,05 мкм иа пластинах диаметром 125 мм. 8.3. УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИИ В рентгенолитографии используется мягкое рентгеновское излучение с длиной волны 0,5 ... 5 нм.
Рентгеновское излучение обычно получают при бомбардировке мишени 2, размепгенной в вакуумной камере 1, сфонусированным электронным лучом из источника 7 с энергией 10 ... 20 кэВ (рис. 8,8). Мишень должна располагаться в высоком вакууме: до 1,333 !О-' Па (!Π— ' мм рт. ст.), поэтому окно для выхода рентгеновских лучей 3 герметизнровано бериллиевой фольгой 4, слабо поглощающей рентгеновское излучение. Рентгеношаблон 5 и полупроводниковая пластина 6 размещаются в камере, заполненной гелием, который слабо поглощает рентгеновские лучи.
Ввиду отсутствия линз для фокусировки излучения со сталь малой длиной волны экспонирование ведется расходящимся пучкам от точечного источника. Для уменьшения повреждеяий рентгеношаблана между ним и пластиной прн экспонировании создается микрозазар, который может приводить н искажениям формируемого рисунка (рнс. 8.9). Ширина теневого размытия б и смещение Л элементов слоев зависят от ряда кои- 216 Рис 8,8.
Принципиальная схема рентгеновской литографии Рнс. 8.9. Схема возникновеяия искажений при реятгеновском экспонировании из точечного источника структивных параметров рентгенолитографических установок: 6=86/В; 5=8й/В, 217 где Б — микрозазор между пластиной н рентгеношаблоном, д — диаметр излучающей области иа мишени, 11 — расстояние от источяика до рентгеношаблова, й — расстояние от оси источника до элемента на рентгеношаблоне. Как следует из приведенных выражений, для уменьшения теневого размытия следует уменьшать диаметр излучающего пятна на мишени н увеличивать расстояние между источником н рентгеношаблоном. Однако в первом случае необходимо решать задачу охлаждения источника, а во втором — учитывать, что плотность мощности излучения убывает пропорциональяо В-'.
Значение микрозазора Б также влияет на теневое размытие размеров элементов, поэтому расстояние между пластиной и рентгеношаблоном обычно не превышает 1О ... !5 мкм, возможно также экспонирование контактным спо. сабом. Из выражения для Ь видно, что изменение микрозазора при двух последовательных экспонированиях от 5, до 8, (рнс.
8.9) приведет к рассовмещению элементов на величину (Б~ — Зз)й/)1. Исходя нз этого назначается допуск на стабильность работы механизма создания микрозазора. Структура рентгеношаблона также влияет на конструкцию ряда узлов установок рентгенолитографин. Рентгеношаблон выполняется из материала, прозрачного для мягкого рентгеновского излучения. Топологнческий чертеж формируется в пление поглощаюнгего материала (обычно золото), панесенгюго на прозрачную поверхность.
Основой рентгеношаблона чаще всего является тонкая мембрана из кремния, выполненная внутри кремяиевой рамки, или полиимидная пленив, закрепленная на стеклянном или металлическом кольце. При толщине основы П и ф р формировании структур с нанометровыми размерами элементов исрользуются высокоразрешающие позитивные резисты типа ПММА. Они имеют малую чувствительность, поэтому для их экспонирования требуется высокоинтенсивное рентгеновское излучение.
В качестве источников такого излучения все более широко применяются сиихротроны или накопительные кольца (накопители). Синхротронное рентгеновское излучение генерируется электронами, движущимися в циклических ускорителях с околосветовымн скоростями при воздействии магнитного паля, ускоряющего их в направлении, перпендикулярном направлению движения. Для рентгенолитографии наиболее удобны кольцевые накопители, в которых электроны циркулируют по несколько часов.
Накопитель (рис. 8.11) содержит кольцевую вакуумную камеру 1, в которую инжектор 7 вводит предварительно ускоренные электроны. Магнитные линзы 5 фокусируют электронный пучок, а поворотные электромагниты 3 искривляют траекторию электронов, в результате чего возникает синхронное излучение, которое выводится через каналы Б к установкам экспонирования. Для повышения эффективности работы накопителя применяются опдуляторы 2, в которых электронный поток отклоняется в поперечном направлении системой знакопеременных постоянных магнитных полей. Ускоряющий ВЧ-генератор 4 сильным электрическим полем периодически компенсирует потери энергии электронов на излучение. Когда синхротронное излучение выводится из накопителя, оно практически параллельно и имеет прямоугольное сечение.
Компоновка установки рентгенолитографии с синхротронным источником (р . . ) существенно отличается от ранее рассмотренных, Поскольку поток ис. 8.12) излучения из синхротрона илк накопителя лежит в горизонтальной плоскости, экспонируемая пластина и рентгеношаблон размещаются вертикально. Для уменьшения погрешностей совмещения топологических слоев в установке предусмотрена мультипликация изображений с размерами зон 25Уч25 ... .
90Уг90 Уг 0 мм; возможно также полное экспонирование рабочей зоны подложки размером до 100 мм Максимальный диаметр обрабатываемых пластин составляет 175 мм. Перед экспонированием рентгеношаблон центрируется относительно потока синхротронного излучения, подводимого по каналу 7. В блоке мультипликации 1 подложкодержатель 2 с подложкой 3 перемещается на воздушных направляющих с помощью шагового двигателя, На этапе точного совмещения каретка подложкодержателя фиксируется вакуумом, Микроперемещения подложкодержателя по ортогональным осям и поворот шаблонодержателя 4 с рентгеношаблоном 5 производятся пьезоприводами. Блок автоматического совмещения 6 во время проведения этой операции размещается около рентгеношаблона.
При загрузке очередная подложка из кассеты 8 .юнадает на позицию предварительной ориентации 9 и далее на подло>ккодержатель 2. Экспонированная подложка автоматически транспортируется в кассету 11. Очередной рентгеношаблон, подаваемый из кассеты 10, центрируется в подложкодержателе с точностью -~-40 мкм.
Выравнивание поверхностей подложки и рентгеношаблана вы- 220 полняется с помощью калиброванных шариков !2, размещаемых между опорным кольцом рентгеношаблона и подложкой. Предварительная ориентация подложки и рентгеношаблона обеспечивает контактирование шариков с нерабочими участками подложки (разделительными линиями). Пружины 1б осуществляют необходимый разворот шаблонодержателя для его параллельной установка относительно >шередной зоны подложки В этом положении шаблонодержатель закрепляется фиксатором 13. Пьезостолбец 14 обеспечивает точный угловой разворот подложкодержателя относительно неподвижного корпуса !5.
Аналогичные пьезоприводы осуществ.шют перемещение подложкодержателя по осям Х и у. Канал 7 для подвода синхротронного излучения выполнен составным. Секпия канала, в которой установлены зеркала для расширения потока рентгеновгкого излучения, вакуумирована, и ее торец герметизирован бериллиевой фольгой. Вторая, конечная секции канала заполнена гелием. Она выполнена в виде автономного узла, герметизировавного полипропиленовой пленной, ноторый удаляется из рабочей намеры во время совмещения.
Зазор величиной около 1 мм между торцем этой секции и реитгеношаблоном во время экспонирования продувается гелием, в зазоре между рентгеношаблоном и подложкой находится воздух. Теплоотвод от рентгене>паблона через зги газы позволяет стабилизировать его температуру. Кроме того, размещение приводов подложки и рентгеношаблона вне вакуумной камеры существенно упрощает их конструкцию. Каждый синхротрон может быть оснащен пятью и более аналогичными установками совмещеаия и экспонирования. Это обеспечивает достаточно экономичный способ получения структур с нанометровыми размерами на поле 25)( У(25 мм и более при создании запоминающих устройств с емкостью памяти 1 Мбит. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОНРОСЬ( !. Назовите основные узлы установок электронно-лучевой литографии, охарактеризуйте ЭОС различных типов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
