На головну

Подання хвиль у векторному і комплексному вигляді | рівняння Гельмгольца | теорема Гріна | Інтегральна теорема Гельмгольца - Кирхгофа | Застосування інтегральної теореми | Граничні умови Кирхгофа | Формула дифракції Френеля - Кирхгофа | Формула дифракції Релея - Зоммерфельда | наближення Кирхгофа | наближення Френеля |

системи експонування

  1. CAD-системи
  2. D.3. Системи економетричних рівнянь
  3. Grid-системи
  4. I'a-чштіе школи і становлення шкільної системи
  5. II. Базові принципи побудови та основні завдання загальнонаціональної системи виявлення та розвитку молодих талантів
  6. II. МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ
  7. II.2. Локальні геосистеми - морфологічні одиниці ландшафту

Як показано в попередньому параграфі, для отримання в резіс
 ті мікрорельєфу із заданою шириною і нахилом країв профілю необхідно перш за все сформувати оптичне просторове мікрозображення, потім передати його в резист і далі перетворити в микрорельеф.

Випромінювання, експонує резист, називається актинічного. Воно є своєрідним інструментом, який формує мікрорельєфу, порівнянні за розмірами з довжиною хвилі самого випромінювання. Тому постійним прагненням розробників систем мікролітографії є ??зменшення довжини хвилі використовуваного випромінювання.

До теперішнього часу розроблені різні варіанти мікролітографії: фотолітографія, рентгенолітографія, електронолітографія, іонолітографія. У кожному з цих процесів використовуються відповідні джерела актинічного випромінювання і резисти.

В фотолитографии застосовується ультрафіолетове випромінювання (УФ-випромінювання, UV) - електромагнітне випромінювання, що займає діапазон між видимим і рентгенівським випромінюванням.

Діапазон УФ-випромінювання має кілька градацій довжин хвиль (позначення діапазонів в дужках відповідають позначенням, прийнятим в англомовній технічній літературі):

· Ближнє (Near UV - NUV): 435 ... 330 нм;

· Середнє (Mid UV - MUV): 330 ... 280 нм;

· Далеке або вакуумне (Deep UV - DUV): 100 ... 200 нм;

· Екстремальне (Extreme UV - EUV): 5 ... 100 нм.

Традиційні джерела близького УФ-випромінювання - ртутні лампи високого тиску. Характерними лініями спектра таких ламп є: g-лінія (довжина хвилі 435 нм), h-лінія (405 нм), i-лінія (365 нм).

Джерелами далекого УФ-випромінювання є ексимерні лазери. Залежно від складу робочої суміші вони мають такі довжини хвиль: KrF - 248 нм, ArF - 193 нм, F2 - 157 нм. Ультрафіолетове випромінювання з настільки малою довжиною хвилі сильно поглинається як повітрям, так і склом, тому оптичні елементи таких джерел роблять з кварцу або фтористого кальцію CaF2.

Екстремальне УФ-випромінювання близько до м'якого рентгенівського випромінювання. Його основним джерелом є ініційована потужним лазером плазма.

рентгенолітографія заснована на застосуванні рентгенівського випромінювання з довжиною хвилі 1 ... 5 нм, одержуваного при впливі електронним пучком на обертову мішень. Воно також може бути отримано з плазмових джерел або на виході накопичувальних кілець синхротронів.

В електронолітографія використовуються сфокусовані потоки електронів або іонів з довжиною хвилі 10-3... 10-5 нм. Джерела - електронні або іонні оптичні системи - повинні забезпечувати робоче напруга 25 ... 100 кеВ.

Серед перерахованих видів мікролітографії домінуюче положення займає фотолітографія. Вона є основним методом промислового виробництва мікроструктур з розмірами елементів від десятків мікрометрів (друковані плати) до десятків нанометрів (твердотільні інтегральні мікросхеми). Тому основна увага при подальшому розгляді буде приділено саме цьому виду мікролітографії.

За способом передачі зображення шаблону на поверхню фоторезиста можна виділити контактна та проекційне експонування (рис. 6.2).

Мал. 6.2.Схеми контактного (а) І проекційного (б) експонування

Контактна експонування виконується при притиску фотошаблона до плоскої заготівлі - пластині. При цьому необхідно враховувати, що в різних областях робочого поля між ними
 залишаються мікрозазори. Залежно від сили притиску мікрозазори становить від 0,2 мкм при жорсткому контакті до 15 мкм при м'якому контакті і до 25 мкм при експонуванні з гарантованим мікрозазори.

Наявність залишкового мікрозазори веде до дифракційним явищам, які розмивають зображення. В результаті номінальний прямокутний профіль розподілу інтенсивності на об'єкт (шаблон) Io перетворюється в складний, важко прогнозований профіль зображення Ii на поверхні фоторезиста (рис. 6.2, а).

У розподілі інтенсивності можна виділити деякі характерні точки, такі, як точка А - Максимум інтенсивності в затемнених ділянках таблиці, точка В - Найменш освітлена точка світлого поля, точка С, Що відповідає краю геометричній тіні. При підвищеному часу експонування експозиція в характерній точці А може виявитися достатньої для повного видалення фоторезиста при прояві. У цьому випадку в області тіні, там, де потрібно зберегти маскує плівку фоторезиста, з'являться наскрізні смуги голою підкладки (подвійний край).

При заниженому часу експонування експозиція в точці В може виявитися недостатньою і в освітленій області зображення збережуться валики не видалена при прояві фоторезиста.

Проекційне експонування виключає контакт фотошаблона з пластиною, так як вони знаходяться на значній відстані один від одного, а зображення проектується в площину фоторезиста оптичним об'єктивом. Однак оптичні явища, перш за все дифракційні, спотворюють профіль розподілу інтенсивності зображення (рис. 6.2, б).

Співвідношення значень інтенсивності в центрі освітленій області Imax і в затемнених ділянках таблиці Imin визначають контраст
 зображення. Як і в контактній фотолітографії, за цим параметром оцінюють можливість отримання рельєфу з необхідним нахилом краю профілю.

Для оцінки дозволу проекційної фотолітографії необхідно враховувати параметри оптичної системи, за допомогою якої формується мікрозображення. Найважливішим із них є числова апертура А (Рис. 6.3), що визначається виразом

 (6.1)

де n - Коефіцієнт заломлення середовища; a - половина кута при вершині конуса променів, що потрапляють в точку зображення на оптичній осі.

Роздільна здатність оптичної системи зазвичай визначається відстанню W між двома сусідніми точками зображення, при якому максимум дифракційної картини однієї точки збігається з мінімумом дифракційної картини іншої точки (критерій Релея). В цьому випадку

 (6.2)

де l - довжина хвилі експонуються випромінювання; A - Числова апертура проекційного об'єктива.

Мал. 6.3. Проекційне експонування:

а - Схема; б - До визначення роздільної здатності

Критерій Релея забезпечує розрізнення двох сусідніх точок при візуальному спостереженні зображення за допомогою мікроскопа. При цьому освітленість в області між точками послаблюється на величину e = 22,15% в порівнянні з максимумами інтенсивності випромінювання. При використанні високочутливих фотоелементів можна розрізнити зображення точок, розташованих поблизу абсолютного межі дозволу, коли ослаблення освітленості між ними становить 2 ... 3%. У цьому випадку значення W розраховують за формулою

 (6.3)

При реєстрації зображення на світлочутливих шарах (фотоемульсії, фоторезисте) граничне дозвіл буде залежати також від властивостей цих матеріалів і способу їх фотохімічної обробки. При цьому, як правило, не можна реалізувати граничний дозвіл об'єктива і результати виходять гірше, ніж при візуальній оцінці. Тому в мікролітографії зазвичай використовують емпіричну залежність

 (6.4)

 де k = 0,6 - для лабораторних умов; k = 0,8 - для виробничих умов.

Глибина різкості DZ визначає можливе відхилення площині
 різкого зображення від ідеальної площини зображення оптичної системи і також є її важливим параметром.

 Для оцінки DZ використовують другий критерій Релея, який формулюється таким чином: в оптичній системі, створює сферичну хвильову поверхню S з центром в точці M, можна допустити розфокусуванням DZ = MM1 за умови, що відстань між хвильової поверхнею S і сферою порівняння S з центром в точці M1, виміряний по краю вихідної зіниці, не перевищує величину l / 4 (рис. 6.4).

Для цього необхідно, щоб граничне значення DZ становило

 (6.5)

З формул (6.4) і (6.5) випливає, що підвищення дозволу оптичної системи за рахунок збільшення апертури веде до різкого зменшення глибини різкості об'єктива. Часто цей параметр не перевищує 1 ... 3 мкм, тому для компенсації неплощинності пластин необхідно застосовувати системи автофокусування.

Слід підкреслити, що роздільна здатність і глибина різкості, розраховані за формулами (6.4), (6.5), описують теоретичні межі цих параметрів.

 Якість реальної оптичної системи характеризується ступенем відповідності основних параметрів об'єкта і його зображення, сформованого системою.



Формування мікрорельєфу в резисте | Хвильові процеси в оптиці
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати