К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Недостатки— трудность изготовления высококачественного оптического оборудования для коротковолнового излучения и необходимость использования юш изготовления фотошаблонов высококачественного и дефицитного кварца с фазовым сдвигом. Электронно-лучевая литография для непосредственного экспонирования на пластине обеспечивает высокие точность оовмещения рисунков топологических слоев и разрешающую способность.
Однако этот метод имеет 13В Глаза 2.5. РЕНТГЕНОВСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ЛУЧИ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ низкую производительность, требует использования весьма дорогостоюдего и слохното оборудования. Необходимость применения тонких (менее 0,3 мкм) слоев ревиста затрудняет последующее плазмохнмвческое травление рисунка, а наличие "эффекта близости" затрудняет нлн делает вообще невозможным изготовление топологий с разрешением лучше 0,3 мкм при плотностях упаковки более 10з изображений в кристалле (4 - 64 Мбит и более).
Ионна-лучевая лнтотрафия теоретически может обеспечить получение рисунка с линиями шириной менее 0,1 мкм. Существуют два метода ее реализации - проекционный перенос изобрюкення через специальный шаблон и непосредспюнное формирование рисунка острофокусированным ионным пучком. Сдерживающими факторами нх быстрого промышленного освоения явлшотся, с одной атороны, большие технические трудности изтотовления шаблонов и уход размеров при воздействии на тонкие мембраны пучка ионов, а, с друтой стороны, большие трудности создания надежных и прецизионных систем фокусировки пучка с возможноспю ретулировання его энергии, совмещения и управления им.
Мешды, основанные на применении ренттеновского излучения, обладают большой точноспю и находят широкое применение в современной микроэлектронике. Блыодаря переносу изображений ренттеновским излучением в сочетании с электронно-лучевой литозрафией для изготовления специальных ренттено шаблон о в обеспечивается массовое дешевое производство сложных БИС с размерами элементов 0,3 — 0,5 мкм. Перед друтими методами формирования рисунков топологии СВИС реп н Па ~ия ия ет рял преимуществ: высокую точность воспроизведения рисунка лаже при относительно толстых слояк резисш (отношение ширинм линии к толщине ревиста может достнтать 1/5 и более); практическое отсутствие дифрахционного рассеяния, что позволяет прн мультнплицнровании экспонировать резист при зазоре мюхду шаблоном и шюстиной до 20 мкм (при использовании обычных источников света ультрафиолетовото диапазона достижение субмикронного разрешения при таком зазоре невозможно); незначительное ухудшение разрешеюш из-за малого рассеяния вторичных электронов (0,01 мкм) в резисте при правильно выбранной энергии ренпеновских лучей; отсутствие "эффекта близости", озраничивающето применение низковольтной электронно-лучевой литотрафии на периодических структурах с периодом менее 1,0 мкм; сннхение чувспыпельности к оршннчвским мелким затрязнениям на поверхности, составляющим большую'часть технологической пыли; дахе увеличение дозы экспонирования в 2 раза не приводит к существенным изменениям в размерах формируемого рисунка.
Производительность рентшнолнтотрафическях установок может достигать десятков пластин диаметром до 200 мм в час при использовании точечных источников ренттеновското излучения с плазменным возбуждением и сотен таких пластин в час - при работе на синхротро ни их источниках. По стоимости экспонирования одното слоя рентгенолнтотрафия сопоставима с фотолнтотрафией в ГУФ (глубокий ультрафиолет) области спектра. Эта стоимосп для пластин диаметром 200 мм на один слой условно оценивается так: фотолмтотрафия - 1; электронно-лучевая литотрафия - 15; рентгенолнтотрафия с плазменным источником - 0,5; с компактным нахопнтельным кольцом - 0,3.
Однако использование реппенолитотрафии требует разработки и совершенствошлня мощных иоточников излучения, высокоточных и пронзвощпельных установок совмещения, технологии изготовления рентгеношаблонов, удовлепоряющих довольно жестким технологическим и конструктивным требованиям и создания чувствительных и плазмостойких ренттенорезистов.
Схема установки рентшновского экспонирования представлена на рис. 2.5.1. Рентге- Рвс. 2.5.1. Схема уатмюаюа реыпаваааяеаа акаяааввааааюв 1 - элвхтраняи пушка (бхВ, 0,7 А); 2- магнитная факуаяуующая анатаыа; Я - зхахтраяный хуч; 4- вадаахяалазыиый анод; 5- юстяуавачнаа устройства; 6- неподвижный анод-излучатель; 7- камара источника; В - рашзалавеклй хуч; 9- затвор; 10- аыхадяаа окно; 11- ран~телашябяая; 12- камера экапанвваваяиа (рце = 60 ... 150 Па); 13 - падяажхя; 14- алутнак; 15- натекатезь; 16- система тармаатагярааяыня; 17- шяюзаяай запюр; 16- шлюэаэш камера; 1- тармаататярааяияая жидкость; Н- ахяажхаляа анода РЕНТГЕНОЛИТОГРАФНЯ 139 новское излучение, генерируемое пучком электронов на металлической мишени или плазменным импульсньгм разрядом, проходит сквозь окно вюсуумной камеры и рентгеновский шаблон, на котором из материала, хорошо цопющающего мяпсое реипеновское излучение данной длины волны, сформирована тополопи микросхемы, и попющается чувствительным к излучению слоем ревиста, нанесенного иа рабочую помрхность полупроводниковой пластины.
В результате формируется резистивная маска (негативная или позитивная в зависимости от типа рентгенорезиста), через которую происходит травление, наращивание нли ле тир о ванне функциональньи структур микросхемы. Окно вакуумной камеры источника излучения изготоюиется из относительно прозрачного ди рентгеновского излучения материала, (предпочппельно бериллия). камера экспонирования с рентсеношаблоном и пластиной размещается на рабочем столе системы ориентации и совмещения, заполняется гелием, термостатируется и виброизолируется.
Для оценки возможности рентгенолитографического оборудования прежде всего необходимо учитывать диаметр ас активной зоны излучения (в ренпеновоких системах с электронно-лучевым возбуждением это минимальный диаметр фоквльиого пятна элекцюнного пучка, а с микроплазменным возбуждением- средний диаметр плазменных образований в зоне разряда); расстояние 2, от зоны излучения до рентсеиошвблонщ ширину зазора Я между регптеношаблоном и полупроводниковой пластиной. Эти харэхтеристики выбирают таким образом, чтобы при оптимальной длительности экспонирования обеспечивались минимальные по сравнению с ширнной линии воспроизводимого рисунка размытость изо- Ж бражения Ь = — и смещение элементов рио аулка в пределах выбранного диаметра Р поля БР экспонирования а = — .
Степень влияния 2Р этих исходных параметров и их взаимозависимость поясняются номограммами на рис. 2.5.2. Очевидно, что для достижения разрешении на уровне 0,2 - 0,3 мкм размер точечного источника излучения должен быль менее 1 мм, а зазор между рабочими поверхностями ренпеношаблона и пластины не должен превышать 10 - 15 мкм. Источник излучения следует устанавливать на рассюянии не менее 100 мм с учетом оптимального пши экспонирования 20 в 20 мм и достижимого уровня рассовмещения рентгеношаблона и пластины по высоте ЛЯ= 1,0 мкм.
При рассмотрении параметров рентсенооптической системы необходимо учитыашь, что излучение последовательно поглощается материалом окна вакуумной камеры, шаблоном и резнстом. Доза энергии Д, поглощенная единицей обмыв ревиста за время Г равна р„+ „,хД х х = à — з[1 — ехР(- Нрхр)~еху( НвХв Нмхм)) Р ,яе Гм = Гзехр(-(Нвхв + Н Хми - плотносп потока рентгеновского излучения, прошедшего через окно вакуумной камеры и маску (шаблон); гр - плотность потока рентгеновского излучения, прошедшего через резист; Нм Нв Нр - коэффициенты поглощения рентгеновского излучения материалами соответственно ммки, окна вакуумной камеры и рентгенорезиста; Х, Х, Х вЂ” толщина соответстмнно ревиста, окна вакуумной камеры и маски; Уэ - искодная удельная мощносп рентгеновского излучения, Вт/смз.
Необходимая для экспонирования ревиста шготносп энергии излучения на заданной двине волны (" чувствительность") является его характеристикой, поэтому приведенное вырпкение используют дзя определеши дшпрльиости ююпонирования в конкрепюй ренпеиооптичвской системе; Лхр — ~ ехр(НвХв + Н Хм). Главное условие экономической перспективности и целесообразности ренпенолитографии - массовость производства интегральных схем с минимальными размерами струхтур 0,1 — 0,5 мкм. Для этого долхсны быть решены три основные задачи: создание мощных источников реипеновского излучения в указанном диапазоне для обеспечения достаточно малого времени экспонирования; создание систем высокоточного совмещении масокреитгеношаблонов с ранее сформированной тополопгей технологического слоя полупроводниковой подложки; сощаиие рентгенорезистивных материалов, обладающих оптимальной разрешающей способностью (позитивиых и негативных) при достаточно низкой экспозиционной дозе (высокой чувствительности) и хорошей стойкостью при сухой обработке в плазме.
Высокая производительность процесса (а значит, достаточная мощность и качество источника излучения и чувствительность реитгенорезиста) яюиется одним из факторов обеспечения разрешеюи иа субмикронном уровне. Это связано с тем, что устройства совмещении для достижения погрешности Щ02 мкм работают в динамическом режиме, РЕНГГЕНО ЛИТОГРАФ ВЯ 1И что приводит к искюкению рисунка при длительности удержания рентгеношаблона и пластины в совмещенном'состоянии болев единиц секунд. Мощность источника излучения, естественно, яюшется определяющим параметром ренпено-оптической системы при оценке возможной производительности процесса. Но при этом следует учитывать потери излучения на пуш от источника до пластины н, пмвное,- харакгеристики поглощения резистом излучения данной длины волны.
Кроме этого, при высокой плотности энергии (постииемой при синхротронном излучении) возникают тепловые эффекты в мембранах ренпеношаблонов и на ренпвнорезисте. Для сохранения мызиных норм разрешения требуется дополнительная термо стабилизация. Оптимальным считается достижение на поверхности ревиста удельной мощности 1 - 5 мВт/смт, что обеспечивает вполне приемлемую производительность при даительности экспонирования промышленно выпускаемых рентгенорезистивных композиций поряяка единиц секунд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
