122578 (689190), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Литографическое применение ионных пучков возможно: в установках пошаговой печати; в системах, использующих фокусированные пучки протонов, ионов Si+, В, Р.
Главным достоинством ионных пучков по сравнению с электронными является малое обратное рассеяние и, следовательно, минимальный эффект близости.
В ионно-лучевой литографии используются шаблоны типа металл на кремний или трафаретные. В случае применения последних произвольный рисунок можно воспроизвести, используя взаимодополняющие трафаретные шаблоны.
Для того чтобы ионная литография могла конкурировать с рентгеновской литографией, необходимо создать компактный источник ионов. Здесь пригодны схемы совмещения, разработанные для установок рентгеновской литографии. Из-за эффектов полутени и коробления пластины следует избегать экспонирования больших областей.
Фокусированные ионные пучки можно использовать для экспонирования резистов, исправления дефектов фотошаблонов, а также в безрезистной литографии и непосредственного травления оксида кремния.
Сущность ионной литографии состоит в экспонировании пластины широким пучком ионов Н+, Не2+ или Ar+ через шаблон из золота на кремниевой мембране или поточечного экспонирования сканирующим пучком из жидкометаллического (Ga) источника. Зазор между шаблоном и пластиной составляет около 20 мкм, но для субмикронных процессов требуется контакт, так как изолированные элементы изображения не могут быть экспонированы через сквозной шаблон, а составные шаблоны разделяются на две взаимодополняющие части.
Поскольку ионы поглощаются в 10-100 раз эффективнее, чем электроны, то и требуется их в 10-100 раз меньше (1010-1012 ионов/cм2 ли 0.01-1 мкКл/см2). Хорошая корреляция между экспонированием протонами и электронами была продемонстрирована Бро и Миллером. Так как источник протонов может давать пучок с плотностью мощности более 100 мВт/см2 (1 Асм2), то малое время экспонирования (в микросекундах на кристалл или секундах на пластину) обеспечивает стабильность шаблона и субмикронное совмещение. Изображения с вертикальным профилем края (искажение края профиля 0.1 мкм, обусловленное отклонениями при изготовлении шаблона) могут быть сформированы как в негативных, так и в позитивных резистах. Даже десятикратное переэкспонирование не вызывает изменения ширины линий. Взаимный эффект близости ярко выраженный при ЭЛ-экспонировании, не наблюдается благодаря малости обратного рассеяния протонов.
Сфокусированные ионные пучки для прямого (без шаблона) экспонирования резистов имеют ограниченное применение, так как размер поля экспонирования не превышает 1 мм2. При сканировании ионного пучка его отклонение происходит медленнее по сравнению с электронным пучком, а разрешающая способность объектива (МПФ) оказывается не лучше 1 мкм в кристалле 55 мм. В настоящее время ионные пучки используются в основном для ретуширования фотошаблонов. Другая область применения металлических ионных источников (таких, как Si или Ga) - имплантация в поверхностный слой ПММА толщиной всего 100 нм. Поскольку ионно-имплантированный резист устойчив к травлению в кислородной плазме, то изображение обращается и переносится в ПММА с помощью РИТ.
При исследовании разрешающей способности позитивных резистов в случае ионно-лучевого экспонирования понятие контрастности используется для оценки характеристик скрытого изображения в резисте:
=dR/dZ=(dR/dE)(dE/dZ) (30)
Первый сомножитель в правой части характеризует скорость проявления пленки, а второй - описывает распределение энергии Е по глубине Z. Хотя боковое рассеяние мало, контрастность ПММА не выше, чем при ЭЛ-экспонировании. Бро и Миллер установили, что =2.2 как для протонов, поглощенных в ПММА, так и для электронов с энергией 20 кэВ. Пробег вторичных частиц составляет всего около 10 нм для 100-кэВ Н+ и около 500 нм для 20-кэВ электронов.
Дополнительная область применения ионно-лучевого экспонирования - отверждение резистов ДХН и ПММА для реактивного ионного травления или других применений в качестве маски. При ионной имплантации В, Р или As резист со скрытым изображением работает как барьерный слой.
Ионно-лучевое экспонирование является идеальным в том смысле, что для него прямое и обратное рассеяния пренебрежимо малы, а радиационные повреждения в кремниевой подложке практически отсутствуют, так как ионы в основном не проходят сквозь слой резиста. Поскольку ионы очень эффективно передают в резист энергию, то чувствительность резиста не является решающим фактором для производительности, которую в данном случае обеспечивают подбором подходящего высокоинтенсивного источника ионов, термостабильного шаблона и высокой точностью совмещения ( 0.1 мкм).
Заключение.
В табл. 5 приведены результаты сравнения всех типов экспонирующего оборудования и используемых в нем шаблонов. Доминирующим является УФ-экспонирование, за ним следует электронно-лучевое. Для рентгеновского и ионно-лучевого экспонирования необходим еще один этап усовершенствования. Реально ширина экспонируемой линии примерно в 4 раза превышает точность совмещения.
Если размер элементов рисунка превышает 1 мкм и требуется большой объем производства однотипных изделий, то пригодны 1-зеркальные сканеры, имеющие высокую производительность и достаточную точность совмещения. Ниже 1-мкм барьера и примерно до 0.6 мкм конкурируют установки пошагового экспонирования с преломляющей оптикой (5-объектив для экспонирования на длине волны 365 нм) и установки пошагового экспонирования со сканированием. При изготовлении 1-шаблонов возникают серьезные проблемы, такие, как дефектность и невозможность выдержать размеры на всей поверхности (250250 мм) стеклянной пластины. Сделана попытка расширить возможности оптической литографии на диапазон размеров 0.6-0.3 мкм с помощью отражательных установок пошагового ДУФ-экспонирования с 3-5-уменьшением. Что касается размеров менее 0.3 мкм, то массовое производство схем памяти обеспечивается печатью с зазором с применением либо рентгеновских, либо электронных пучков. Электронные пучки применяются для изготовления традиционных заказных схем и комплектов шаблонов для всех остальных видов экспонирования.
Таблица 5. Сравнение экспонирующего оборудования
и соответствующих ему шаблонов и резистов.
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | |
| Минимальный размер | 1 | 2 | 3 | 4 | 4 | 5 | 4 | 3 | 3 |
| Регистрация | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 | 4 | 3 | 2 | 4 |
| Производительность | 4 | 5 | 3 | 3 | 2 | 1 | 1 | 1 | 3 |
| Стоимость и простота шаблона | 2 | 2 | 3 | 4 | 4 | 3 | 1 | 1 | 1 |
| Чувствительность к рельефу | 2 | 3 | 3 | 3 | 2 | 4 | 4 | 4 | 3 |
| Простота резиста и его стоимость | 4 | 2 | 2 | 3 | 3 | 1 | 1 | 2 | 3 |
| Стоимость оборудования | 5 | 3 | 2 | 3 | 3 | 1 | 2 | 2 | 1 |
| Простота управления | 5 | 4 | 3 | 3 | 3 | 4 | 3 | 2 | 3 |
| Восприимчивость к дефектам | 1 | 3 | 4 | 4 | 5 | 4 | 4 | 4 | 3 |
| Перспективы развития для субмикронной литографии | 1 | 2 | 4 | 3 | 3 | 5 | 3 | 2 | 2 |
| Общий балл | 26 | 28 | 30 | 33 | 32 | 32 | 26 | 23 | 26 |
| Место | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | 1 | 4 | 5 | 4 |
Условные обозначения к табл. 5.
| I | Контакт с зазором |
| II | 1/1 УФ-сканер |
| III | 4/1 УФ-сканер/степпер |
| IV | 5/1 УФ-степпер |
| V | 10/1 УФ-степпер |
| VI | Электронный луч |
| VII | Рентгеновское излучение |
| VIII | Ионный луч |
| IX | Электронный пучек с зазором |
Ключем к высокопроизводительной литографии являются высококачественные стойкие шаблоны, которые способны выдерживать термические и механические напряжения. Выбор вида излучения (широкие пучки УФ-излучения, рентгеновского излучения, электронов или ионов) для экспонирования через шаблон, зависит в основном от трех факторов:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
