К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 24
Текст из файла (страница 24)
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА Ва:кное значение в технологии электронной литозрафии играет мшериал, чувствительный к потоку электронов. Этот материал называется электронорезист. Он представляет собой тонкую пленку, которая наносится на подложку из кремния, стекла, полиэтилена как из жидкой фазы, так и осаждением в вакууме. При облучении электронным пучком произвол\гг полимеризация или деструкция молекул плшпсн в зависимости от типа злектронорезиста — позитивного или нетатнвного. Эффективность реакции завиоит от знерпш электронов, плотности тока пучка, молекулярного веса электронорезиста, толщины слоя нли числа молекул в зоне облучения. Согласно закону фотохимической эквивалентности Знштейна кюкдому поглощенному элекзро ну соответствует превращение одной молекулы, т.е, квантовый выход, характеризующий склоннооть молекул к химическим превращениям, равен единице.
Практически только первичное химическое превращение молекулы, поглотившей электрон, обладает таким квантовым выходом. Вторичные реакции превращение первичных продуктов - очень резко изменяют квантовый выход. Согласно представлениям квантовой механики атомы и молекулы не обладает произвольным запасом внутренней энергии. Ее изменения проиоходят окачкообразно, путем поглощения такой дозы излучения, которая способна перевести атом или молекулу из одного энертетическото состояния в друтое. Зту дозу энергии можно определить, пользуясь равенством Ао'=Ет - й1, где .Ет — энергия возбужденной молекулы; Х1- энерпш исходной молекулы. Чувствительность электронорезиста к электронному пучку слабо зависит от энергии электронов и сильно зависит от времени облучения.
Поэтому дозу облучения Ц (Кл/ смз), необходимую, нютример, для полимеризацни пленки на всю толщину, выражают через заряд д, приходящийся на единицу поверхности: тде / — сила тока пучка, А; 1- время воздействия пучка, с; Хэ — плошадь, бомбардируемая электронами пучка, смз. Чувствительность электронорезиста равна 1/Д. Таким образом, доза, необходимая для полной полимеризации пленки (толщиной в несколько мюсрометров) на всю пвлллну, представляет собой количество электронов, проходящих через определенное число молекул. Это количество электронов зависит от плотности материала пленки ююктронорезиств и диаметра площадки, бомбардируемой электронами. Существует большое число злектронорезисзов с разными свойспюми.
Наибольший интерес представляют такие, дчя проявления которых не нужны жидкостные процессы (сухая технолопи) н которые обладают высокой разрешающей способностью к воспроизведению элементов рисунка, наивысшей чувствительностью и высокой стойкостью к ырессивным средам (ионной бомбардировке или и онно плазменной обработке, воздействию высокоактивных химически элементов).
Поверхность полимеризованного электронорезиста после экспонирования "точки" можно аппроксимировать параболой, если радиальное распределение плотности тока н распределение обратнорассеянното потока электронов в плоскости злектронорезиста на поверхности подложки подчиняется закону Гаусса. Злектроны, бом бардирующие плеиху электронорезнста, испьпъшают упругие и неупрутие соударения о атомами вещества и рассеиваются. Вследствие этого пучок ююхтронов расширяется.
Значительная часть электронов пучка тормозится или отражается от подложки. Отраженные и вторичные алек|роны, равно как и рентгеновское излучение от подложки, попадал в пленку ревиста, влияют на процесс экспонирования. Все эти эффекты способствуют расширению зоны экспонирования электронорезиста на расстоянии до нескольких микрометров от места падения пучка. В результате этого происходит искажение геометрических параметров экспонируемого риоунка„ особенно, если рисунок содержит элементы с линейными размерами 1 мкм и менее.
Эффект усилнваеюя тогда, когда одни элементы расположены вблизи других. Зто объясняется тем, что электронорезисты способны накапливать дозу облучения, н по мере ее увеличения толщина экспонируемой пленки растет. Если экспонируемый участок уже получил некоторую дозу облучения от соседнего участка за счет облучения отраженными электронами, то уширение зоны облучения идет еше быстрее. Зто явление называется эффектом "близости" и зависит от энертии первичных электронов, материала подшохки, материала, толщины, контрастности электронорезиста и способа дальнейшей обработки. Влияние эффекта расширения зоны экспонирования на погрешность рисунка уменьшают с помощью специальных методов экспонирования.
Один из таких методов состоит в резулнрованли заряда (Л) в кюю1ой точке рисунка путем изменения тока пучка или времени экспонирования по заранее составленной прозрамме. ьгетоды Другой метод заювочается в том, что используется не только тонкая подложка (толщиной до 100 нм). но и тонкий слой (3- 100 нм) электронорезиста, нанесенного методом испарения в вакууме, а также онижение ускоряющего напряжения до 1 — 5 кВ или его повышение до 100 - 150 кВ. В первом случае эффективность поглощения электронов в злектронорезисте выше, во втором - эффективность взаимодействия элекгронов с пленкой и подложкой намного меньше, а, значит, значительно меньше влияние отраженных электронов.
Это позволяет после проявления получить разрешение до б0 им. Иногда в качестве ревиста используют материал, разлагшошийоя при экспонировании, с молекулами небольшого размера (шапочные шлоиды и алифатические аминокислоты), позволяющими улучшить разрешение электронолитографии до 1,5 - 2 нм. Методом электронной литографии изготовляют шаблоны (промежуточные, эталонные иви рабочие лля фотолитографии; рентшновсхие шаблоны, фотокатоды, элешроио- или ионошаблоны для проекционных рентгеновских, ионных или электронных установок) и маски на полупроводниковых пластинах на всех стадиях формирования микросхем и других полулроводниковых приборов. Изпповление такой маски осуществляется с помощью электронного пучка круглого нлн прямоугольного сечения путем экспонирования (облучения) запрограммированных участков рисунка топологического слоя последовательно "точка за точкой".
Перемещение сфокусированного электронного пучка (или пучков при многопучковой электр о полито графин) осуществляетоя растровым (аннзотропная развертка фокусного пятна пучка по плоскости мишени) или векторным (изстропная развертка) сканированием.
Векторная развертка экспонирования эффективнее, так как при этом переход пучка с одного экспонируемого участка ив другой происходит без потери времени. Дополнительную зкономию времени дает экспонирование пучком прямоугольного сечения с измевяемыми по программе размерами сторон и равномерным распределением шготности тока в пучке, Кроме того, значительное отличие лри экспонировании электронорезиста пучком прямоугольного сечения от круглого состоит в том, что при такой технологии получается более ровный край рисунка. Круглый пучок с ~ауссовым распределением плотности тока по сечению накладывает условие более плотного наложения круглых фокальиых пятен друг на друга, чтобы получить более приемлемую неровность края рисунка и более равномерное облучение электронорезиста.
Используются многопучковые системы, где несколько пучков (до нескольких десятков) экспонируют одновременно и одинаковые рисунки. Используются и полнопрофильные пучки, аналогичные формируемым в проекционных системах. Такие пучки получюотся с помощью шаблонов и экспонируют целые фрагменты рисунка. В силу ограниченности угла опоюнения пучка без значительных искажений поле сканирования ограничено размером чипа. Мультипликация изображения осушестюшется путем многократного последовательного повторении одного и того же рисушса, иногда используется метод сканирования пучка по одной оси Х в то время как по оси Г' смешение пучка происходит за счет движения координатного стола. Если размер рисунка не укладывается в размеры поля отклонения пучка, то полный рисунок экспонируется пофршыентно.
Погрешность стыковки фрагментов зависит от системы совмещения. Фотошаблоны и фотокатоды представляют собой стеклянные пластины, на которых сформированы соответствующие технологические слои. Рентгеношаблоны, ионошаблоны и электроношаблоны представляют собой, как правило, маски, расположенные на тонкой прозрачной для данного вида излучения подло~кке (толщиной до 20 — 50 нм) или без подложки. Любой тип шаблона, включая фотокатод, являются инструментом для изготовления рабочих масок на полупроводниковых пластинах. Методом проекционной электронной литографии осуществляется перенос (в масштабе 1; 1 нли с уменьшением) изобрюкения маски элекгроношаблона на полупроводниковые пластины.
Для совмещения нового изображения с предмдущим используются специальные знаки (метки совмещения). Эти знаки "ощупываются" электронным пучком в перерывах между экспонированием рисунка. Интенсивносп* потока вторичных электронов от меток совмещения выше, чем от подложки, так как они имеют либо специальный профиль, либо выполнены из химическою элемента с большим атомным номером.
Сигналы ст меток регистрируются приемником и передаются на ЭВМ, которая вводит поправку на отклонение пучка. Другое назначение меток заключается в том, что с их помощью осуществляются измерения характеристик пучка (диаметра, зллиптичности, распределения плотности тока) и аберраций рисунка, вызванных отклонением пучка и искривлением поверхности мишени, по возможности в каждой точке рисунка. По сигналам от меток ЭВМ вырабатывает сигналы коррекции. С помощью электронной литографии можно создавать интшраяьные схемы с огромным объемом памяти, очень большим быстродействием при малом потреблении мощности.
74 Глава 2.1. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА 2.1.4. ВЫВОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ основных элементов овогудовьния При выборе электронно-лучевого оборудования, осущеспшяющего термическое илн негермнческое воздействие на иэделие, необходимо, исходя из баланса мощности, определить требуемую для конкретного технолопгчеакого процесса мощность электронного пучка и кинетическую энергию электронов. Далее усганипивают требования, предъяюшемые к форме и размеру сечения лучка (или разрешающей способности), скорости его перемещения по поверхности и траектории этого перемещения, плошади, обрабатываемой пучком.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
