К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Первые релтгэнолнтографические системы с точечньпаи источниками излучения бьши созданы в начале 80-х годов для экспонирования одновременно всего рабочего поля пластины (табл. 2.5.1). Усгвновхи такого типа имели достаточно высокую производительность, однако они не позволяли реализовать высокой точности совмещения рисунков шмстины и шаблона ло всему полю при многослойном экспонировании. Для изготовления кремниевых ИС высокой степени интеграции необходимо, как правило, более 10 операций литографии, требующих высокоточного совмещения с погрешностью менее Х0,1 мкм.
Кроме этого, при одновременном экспонировании полей диаметром более 20 мм теневые эффекты настолысо увеличивюот критичность параметров ренттено-оптической системы, что становится невозможным получение элементов менее 0,5 мкм. Установки с экспонированием всего поля пластины применяют для производства запоминающих устройств (ЗУ) на центральных магнитных доменах (ЦМД), приборов на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и др.
Отечественный и зарубежный опыт разработки технологии и оборудования рентгенолнтографии показал, что для достижения высоких требований совмещаемости рисунков шаблона и пласпппя в оборуловании рентгенолнтографии должны использоваться принципы мультишпщировання, т.е.
пошагового экспонирования. Размеры мультиплицируемого модуля не должны превьпшпь 20 х 20 мм. При больших размерах модулей в настоящее время технически и технолопиесхи трудно обеспечить необходимую стабильность размеров югементов рентгеношаблона и рисунка пластины 2.5.1. Достигаемые параметры точечных источвикев рентгеновского излучения Примечания: 1.Унегативных решенорезистов экспозиционная доза 5 МДж/смз, у позитивных - 20 МДж/смт. 2. Оборудование выпускается серийно.
и, что особенно существенно, необходимую стабильность зазора между рентгеношаблоном и пластиной. При мультиплицировании резко уменьшается производительность ренпенслитографического оборудования. Поэтому наличие вмсокояркого источника мяпгого регптеновското излучения (МРИ) в конечном счете определяет требуемые характеристики рентгенолнтографических установок. Созданы и успешно эксплуатируются различные типы источников МРИ, включая электронно-лучевые с вращающимся и неподвихапам анодом, плазменные с элехтроразрядным и лазерным возбухшением, а также источники синхротронного излучения (СИ) на базе крупных синхротронов и компактных накопительных колец, оснащенных сверхпроводяшими ыагннтными системами. Источники МРИ с электронно-лучевым возбу:кдеиием наиболее просты по конструкции и в эксплуатации и хорошо освоенм. Их недостатком является сравнительно низкы эффехтивностыенерагщн излучения, что приводит к необходимости повышения электрической мощности до 20 кВт и более.
В большинстве случаев используются алюминиевые, медные и кремниевые мишени (аноды). Применяли излучение с мишеней из палладия, молибдена, вольфрама, рения и углерода. Мощность рентгеновской трубки с электронно-лучевым возбуждением ограничена количеством теплоты, выдюгяемой на аноде при воздействии электронного пучка.
Для неподвижного анода предельно допустимая рассеиваемая мощность 142 Глава 25. РЕНТГЕНОВСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ЛУЧИ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ Рлмх = 4,25(Тм - То)3./ г, где Тм - температура плавления материала анода, К; Тс - температура охлюкдающей средм на выходе из анода, К; К - теплощюводносп материала анода, Вт / (мК); г - радиус фокусного натив, м.
С увеличением теплопроводности и температуры плавления материала анода мощность источника растет. Аноды из палладия, молибдена, ниобия, вольфрама, позволяют рассеивать мощность до 8 кВт. Но прн этом за счет более коротковолнового характеристического излучения эффективность таких источников снюкается (меньше поглощение в рекпенорезнсте). При радиусе фокального пятна более 2 - 3 мм повышается мощность, но резко ухудшается разрешение из-за теневых эффектов. Кроме этого, как правило, тепло про водно сть материалов (за исюпочением ашоминия и ниобия) прн увеличении температуры падает, что также ограничивает предельную рассеиваемую мощносп.
Для доспскения наибольшей рассеиваемой мощности используют юпенсивный отвод теплоты с обратной стороны анодов-мишеней с помощью обьемньп структур с развитой поверхностью охлаждения. Для втой ' цели применяют материалы с открьпой пористостью, напрючер, на основе пенометаллов, металловойлока и др.
В оптимальных условиях при охлаждении водой удается отводить тепловые потоки при удельной мощности до 8 кВт/смз. Упорядоченные сгрукгуры с развитой поверхноспю теплоотвода могут создаваться на обратной стороне анода путем нарезаиия макроканавок, например, с помощью электроэрозионной обработки.
Источники МРИ с интенсивно охлажлаемыми вращающимися анодами и электронно-лучевым возбуждением обладают более высокой мощностью. Предельно рассеиваемая тепловая мощность для них Рама —— 4,04(Тм — То)~'2,/ГГ1ует, где гг 0,05 см, гт = 0,5 см - предельно допустимые размеры фокальных пятен; у - плотность материала анода, кг/мз; с - удельная теллоемкость материала анода, Дж/(кгК); члинейиая скоросп перемещения поверхности анода относительно фокального пятна, м/с.
В приведенной завиоимости величина у является единственной переменной и определяется частотой вращения анода и его диаметром. Увеличение частоты вращения анода ограничено способностью материала анода ошавать теплоту, лопушиную при бомбардировке его локального участка пучком электронов за время одного оборота. Экспериментально установлена оптимальная скорость У = 20 м/с при диаметре анода 100 - 300 мм. При этой скорости наибольшую мощность позволшот получать рентгеновские источники с анодами из Мо, Рдг, Ее (благодаря высоким значениям Тм и у) и Св (благодаря высоким значениям Х и у). Однако применение анодов из тугоплавких металлов ограничивается эффектами вторичного излучения, т.е.
появлением в резисге при поглощении МРИ фотоэлекгронов, Ожезлектронов и флуоресцентного рентгеновского излучения. В комплексе все это приводит к размьттию экспонированного рисунка и заметному ухудшению разрешения. Длина свободного пробега ивжектируемых ренпеновским излучением электронов с уменьшением длины волны растет в несколько раз.
При выборе источника МРИ для субмикронной ренттенолитографии следует учитывать контрастность ревтгеиошаблонов, т.е. отношение потока рентгеновского излучения, прошедшего через мембрану, к потоку, прошедшему сквозь поглощающий материал рисунка. В качестве поглоппеля применяют Ац, НГ, Та, Ке, Рг. В целом источники МРИ с электроннолучевым возбуждением достаточно просты и в изготовлении, и в эксплуатации, но облахкют незначительными яркостью и удельной мощностью (не более 1 мВт/смз), что не позволяет примешпь высокоразрешающие, но мало чувствительные позитивные резисты при длительности экспонирования порядка едиющ секувщ.
Кроме того, оптимальный размер юлучающей области у них, как щивнло, не менее 2 - 3 мм, и поэтому они не обеспечивают разрешение лучше 0,5 - 0,8 мкм. Тем ие менее на базе этих источников созваны установки рентгенолитографии, сьправшие важную роль в становлении и промышленном освоении технологического процесса субм икр онной литографии.
В технологии рентгенолитографии практическое применение нашли два вида источников - синхротронного излучения (СИ) н точечные источники харакгеристического и тормозного излучения с электронно-лучевым илн плазменным возбуждением. Эти источники обладают требуемой яркостью и обеспечивают доспскение удельной мощности излучения на поверхности ревиста 5 мВт/смз.
Они относительно компактны, просты по конструкции, могут работать как в моиоимпульсном, так и в частотном режимах. Источники регптеновского июгучеюш ю высокотемпературной плазмы отличаются друг от друга в основном только способом накачки энергии в плазму. В простейшем случае рентгеновское излучение получают при взаимодействии остросфокусированного (диаметр около 50 мкм) электронного луча (5 кА, 90 кэВ, 120 нс) с плотной плазмой, возникающей при РЕНТТЕ КОЛИ ТОГРАФНЯ 143 разряде в капиллярах. Такой источник в случае использования углеродной плазмы имеет большое число интенсивных характеристических линий в диапазоне 1- 1О нм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
