СПЕЦИАЛЬНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Оборудование для процессов литографии
ЛИТОГРАФИЯ – процесс формирования в актиночувствительном слое (резисте) рельефного рисунка, повторяющего топологию интегральной микросхемы или полупроводникового прибора с целью последующего переноса этого рисунка на подложку.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИТОГРАФИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Тип процесса Актиничное излучение Длина волны, нм ФОТО литография ЭЛЕКТРОНО литография УФ излучение 157 - 440 Электронный луч Рентгеновское излучение 0. 5 -2. 0 Ионный луч 0. 5 -2. 0 РЕНТГЕНО литография ИОНО литография 0. 5 -2. 0
ПРОЦЕСС ЛИТОГРАФИЧЕСКОГО ПЕРЕНОСА ИЗОБРАЖЕНИЯ
СТАДИИ ЛИТОГРАФИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Нанесение резиста Сушка резиста Совмещение и экспонирование Проявление резиста Задубливание
МЕТОДЫ НАНЕСЕНИЯ РЕЗИСТА 1. Скоростное центрифугование 2. Пульверизация 3. Нанесение в электростатическом поле 4. Окунание 5. Накатка валиком
СКОРОСТНОЕ ЦЕНТРИФУГОВАНИЕ Метод центрифугования основан на растекании резиста под действием центробежных сил. Прилегающий к подложке граничный слой формируется в результате уравновешивания центробежной силы, пропорциональной частоте вращения, и силы сопротивления, зависящей от вязкости резиста: А- коэффициент пропорциональности, v - вязкость, ω - частота вращения
ЗАВИСИМОСТЬ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ ОТ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ
СХЕМА НАНЕСЕНИЯ ЦЕНТРИФУГОВАНИЕМ 1 -Дозатор; 2 - Подложка; 3 - Вакуумный столик; 4 - Кожух для сбора избытка резиста; 5 - Вакуумные уплотнители; 6 - Электродвигатель; 7 - Трубопровод к вакуумному насосу.
МЕТОД ПУЛЬВЕРИЗАЦИИ Метод ПУЛЬВЕРИЗАЦИИ основан на нанесении резиста распылением с помощью форсунки. ДОСТОИНСТВА: -позволяет наносить слои толщиной 0, 3 - 20 мкм с точностью ± 5 %, - обеспечивает изменение толщины слоя резиста в широких пределах, - обеспечивает нанесение резиста на подложки с развитым топологическим рельефом, - отсутствие утолщений (валиков) по краям, - экономный расход резиста, - хорошая адгезия резиста НЕДОСТАТКИ: -требует подбор специального растворителя, -требуется тщательная очистка резиста и продувочного газа
СХЕМА НАНЕСЕНИЯ РЕЗИСТА ПУЛЬВЕРИЗАЦИЕЙ 1 - зона разрежения; 2 - сопло; 3 - форсунка: 4 - регулирующая игла; 5 - распыляющий газ: 6 - канал для подачи резиста
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ МЕТОД основан на диспергировании резиста с помощью форсунки, получаемые при этом капли диаметром около 10 мкм дополнительно заряжаются на подложке электрическим полем. Напряженность электрического поля достигает 1 -5 к В/см. ДОСТОИНСТВА: - высокая производительность; - позволяет обрабатывать большие площади. НЕДОСТАТОК: - плохая воспроизводимость.
НАНЕСЕНИЕ РЕЗИСТА В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ 1 - форсунка; 2 - кольцевой электрод; 3 - подложка: 4 - столик
НАНЕСЕНИЕ ПОГРУЖЕНИЕМ Кассета с подложками опускается на несколько секунд в ванну с резистом, а затем извлекается с постоянной скоростью. ДОСТОИНСТВА: - дает большую экономию материала, - позволяет наносить слои резиста толщиной до 20 мкм на подложки большой площади. НЕДОСТАТКИ: - плохая однородность покрытия по сравнению с центрифугованием. - образование клиновидной пленки из-за гравитационных потоков.
СХЕМА НАНЕСЕНИЯ РЕЗИСТА ПОГРУЖЕНИЕМ 1 - резист: 2 - подложки: 3 - емкость с резистом; 4 клапаны
СХЕМА НАНЕСЕНИЯ РЕЗИСТА НАКАТКОЙ 1 - подложка: 2 - ведущий ролик; 3 - подача резиста; 4 - ролик нанесения
ОСОБЕННОСТИ НАНЕСЕНИЯ РЕЗИСТА НАКАТКОЙ ДОСТОИНСТВА: - простота процесса; - высокая равномерность толщины. НЕДОСТАТКИ: - метод требует прецизионных ровных вальцов, - большая толщина резиста.
СУШКА РЕЗИСТА Предназначена для удаления растворителя из слоя резиста, что обеспечивает окончательное формирование структуры слоя: - уплотняется молекулярная структура слоя, - уменьшаются внутренние напряжения, - повышается адгезия резиста к подложке.
МЕТОДЫ СУШКИ РЕЗИСТА 1. Конвективная сушка 2. ИК сушка 3. СВЧ сушка
КОНВЕКТИВНАЯ СУШКА Осуществляется в термостатах при температуре около 100 °С. ОСОБЕННОСТИ: Градиент температуры направлен от пластины к поверхности резиста, поэтому на поверхности резиста образуется сухой слой «корка» , препятствующая выходу растворителя из нижележащих слоев. НЕДОСТАТОК: Низкое качество фоторезистивного слоя.
ИК-СУШКА ОСОБЕННОСТИ: Источником теплоты является сама подложка, поглощающая ИК- излучение. При этом окружающая атмосфера (как правило, среда азота) сохраняет комнатную температуру за счет непрерывной продувки. Градиент температуры направлен в сторону подложки, поэтому «фронт сушки» перемещается от пластины к поверхности резиста, что значительно улучшает качество сушки и сокращает ее время.
СВЧ - СУШКА ОСОБЕННОСТИ: В данном методе используется эффект поглощения резистивным слоем энергии электромагнитного СВЧ-излучения (как правило, частотой 2, 45 ГГц). Поэтому при сушке в первую очередь за короткое время (несколько секунд) нагревается сам резист. НЕДОСТАТОК: Метод требует использования сложного относительно дорогого оборудования.
АВТОМАТ НАНЕСЕНИЯ И ПРОЯВЛЕНИЯ РЕЗИСТА EVG 150 (EV Group, Австрия)
УСТРОЙСТВО АВТОМАТА EVG 150
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Диаметр пластин Макс, число модулей вращения (нанесение, проявление) Максимальное число рабочих модулей (сушка, охлаждение, обработка в парах) Скорость вращения до Ускорение до Макс, температура нагрева 300 мм 4 шт. 18 шт. 10000 об/мин 40000 об/мин/с 350°С
КОНТАКТНАЯ ФОТОЛИТОГРАФИЯ Формирование рисунка осуществляется переносом изображения с шаблона, приведенного в контакт со слоем резиста в масштабе 1: 1. -сначала производится совмещение рисунков шаблона и подложки со слоем резиста, которое производится с помощью специальных знаков совмещения (реперных знаков); - затем шаблон накладывается на пластину и производится экспонирование резиста.
КОНТАКТНАЯ ФОТОЛИТОГРАФИЯ (СХЕМА СОВМЕЩЕНИЯ) 1 - предметный столик; 2 - подложка; 3 - слой фоторезиста; 4 - фотошаблон; 5 - микроскоп
КОНТАКТНАЯ ФОТОЛИТОГРАФИЯ (СХЕМА ЭКСПОНИРОВАНИЯ) 1 - предметный столик; 2 - подложка: 3 - слой фоторезиста: 4 - фотошаблон: 5 - затвор: 6 -конденсор; 7 источник света
ОСОБЕННОСТИ МЕТОДА КОНТАКТНОЙ ПЕЧАТИ Контактная печать обеспечивает возможность получения элементов с размерами 1 мкм на поле размером до 300 * 300 мм с точностью 0, 1 - 1, 0 мкм. ДОСТОИНСТВО -простота реализации. НЕДОСТАТОК - низкая разрешающая способность, высокая дефектность (нарастает по мере износа шаблонов).
ПРОЕКЦИОННАЯ ФОТОЛИТОГРАФИЯ Фотолитографии рисунок создается проецированием изображения фотошаблона на всю технологическую площадь либо поэлементным пошаговым экспонированием изображения с уменьшением или без уменьшения размеров элемента. ПРЕИМУЩЕСТВА - высокое разрешение, - малая дефектность процесса, - отсутствие износа фотошаблонов.
МЕТОДЫ ПРОЕКЦИОННОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ 1. Проекционная фотолитография без изменения масштаба переноса изображения 2. Проекционное экспонирование со сканированием 3. Проекционное пошаговое экспонирование с одновременным уменьшением изображения
СХЕМА ПРОЕКЦИОННОГО ЭКСПОНИРОВАНИЯ СО СКАНИРОВАНИЕМ 1 - осветитель; 2 -дугообразная щель; 3 - фотошаблон; 4 - зеркало; 5 - вогнутое зеркало; 6 - выпуклое зеркало; 7 - фоторезист; 8 – подложка.
УСТАНОВКА ФОТОЛИТОГРАФИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА LCD
СКАНЕР ДЛЯ LCD
ВОГНУТОЕ ЗЕРКАЛО ДЛЯ СКАНЕРА
ПРОЕКЦИОННОЕ ПОШАГОВОЕ ЭКСПОНИРОВАНИЕ С УМЕНЬШЕНИЕМ РАЗМЕРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ Изображение промежуточного шаблона проецируется с уменьшением размеров в 5 - 10 раз. Подложка, закрепленная на столике, последовательно смещается на определенное расстояние и таким образом осуществляется последовательное пошаговое экспонирование или мультипликация. ДОСТОИНСТВА: Поскольку размеры рисунка на шаблоне увеличены в 5 - 10 раз, то использование метода обеспечивает высокое разрешение и высокую точность совмещения. НЕДОСТАТКИ: - на перемещение столика расходуется продолжительное время, что обусловливает невысокую производительность, - сложность оборудования.
СХЕМА ПРОЕКЦИОННОГО ПОШАГОВОГО ЭКСПОНИРОВАНИЯ С ОДНОВРЕМЕННЫМ УМЕНЬШЕНИЕМ И МУЛЬТИПЛИКАЦИЕЙ ПО ДВУМ КООРДИНАТАМ 1 - объект ФШ: 2 - объектив: 3 - плоскость изображения; 4 - двухкоординатный стол.
СХЕМА УСТАНОВКИ МУЛЬТИПЛИКАЦИИ С СОВМЕЩЕНИЕМ 1, 15 - приводы по осям X, Y: 2, 14 -лазерные интерферометры по осям X, Y; 3 - координатный стол: 4 - полупроводниковая подложка; 5 - упоры для ориентации подложки; 6 - система фокусировки: 7 - проекционный объектив; 8 - столик с промежуточным фотошаблоном: 9 - источник света: 10 -затвор: 11 - актин и иное излучение; 12 -устройство совмещения меток промежуточного шаблона и подложки; 13 -управляющая ЭВМ
ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТАНОВКИ ПОШАГОВОЙ МУЛЬТИПЛИКАЦИИ 1. Подложка автоматически подается из кассеты на позицию предварительной ориентации. 2. После ориентации по базовому срезу подложка помещается на вакуумный подложкодержатель координатного стола (КС). 3. Производится точная ориентация подложки путем ее перемещения на координатном столе относительно измерительного шаблона: - фотоэлектрический микроскоп (ФЭМ) фиксирует совмещение знаков совмещения на подложке и измерительном шаблоне; - в момент совпадения знаков ФЭМ дает сигнал измерительной системе для отсчета и запоминания координат знаков; - цикл точного ориентирования продолжается до тех пор, пока угол разворота подложке станет меньше допуска, заложенного в памяти ЭВМ. 4. Измеряются координаты всех знаков совмещения. 5. Экспонирование подложки: - измерительный шаблон заменяется на ПФО; - КС выводит подложку в исходное положение; - производится пошаговая мультипликация изображения ПФО; - каждый шаг мультипликации сопровождается автоматической фокусировкой. 6. По завершении мультипликации производится выгрузка подложки.
УСТРОЙСТВО УСТАНОВКИ ПОШАГОВОЙ МУЛЬТИПЛИКАЦИИ
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ к - константа, λ-длина волны, NA - числовая апертура. NA = n sin a n- коэффициент преломления среды, а - половина угла расхождения лучей.
ЭВОЛЮЦИЯ ИСТОЧНИКОВ АКТИНИЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ g-линия Нg 436 nm i-линия Нg 365 nm Kr. F (эксимерныи лазер на криптона) 248 nm Ar. F (эксимерный лазер на фториде аргона) 193 nm F 2 лазер 157 nm EUV (extreme ultra violet) 13. 5 nm
ФОТОЛИТОГРАФИЯ С ФАЗОСДВИГАЮЩЕЙ МАСКОЙ
СХЕМА ИММЕРСИОННОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ
ФОРМИРОВАНИЕ МЕНИСКА
УСТАНОВКА КОНТАКТНОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ ЭМ-5026 АМ (ГНПО "Планар", РБ)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Диапазоны рабочих длин волн, нм Фотолитографическое разрешение, мкм Производительность (t эксп=5 с, без учета t совм), пластин/ч Неравномерность освещенности рабочего поля диаметром 110 мм, % Случайная составляющая погрешности совмещения, нм Диаметр обрабатываемых пластин в режиме автоматической загрузки, мм Размер фотошаблонов, мм 225 -260; 350 -450 0. 4. . . 0. 7 120 5 ± 100 50; 60; 76; 100 102 х102, 127 х127 Чувствительность привода манипулятора совмещения - по X, Y, нм 10 - по углу, секунд 0. 1 Электропитание 230 В, 50 Гц Потребляемая мощность 1 к. Вт Масса установки 400 кг
УСТАНОВКА КОНТАКТНОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ MA 300 Plus (SUSS Micro. Tec, ФРГ)
УСТАНОВКА СОВМЕЩЕНИЯ И МУЛЬТИПЛИКАЦИИ ЭМ-5084 АМ (ГНПО "Планар", РБ)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Рабочая длина волны 404 нм Масштаб проекционного уменьшения 1: 5 Максимальное рабочее поле модуля 16 х 16 мм Размер минимального элемента Погрешность совмещения 0, 8 мкм ± 0, 1 мкм Диаметр обрабатываемых пластин 150 мм Размер промежуточных шаблонов 127 х 127 мм Емкость библиотеки ПФО 12 шт
АВТОМАТ ИММЕРСИОННОЙ ПФЛ TWINSCANXT : 1900 GI (ASM Lithography, Нидерланды)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Длина волны NA Разрешение не хуже Размер рабочего поля X: Y: Рассовмещение В пределах установки Между установками Поизводительность (Доза 130 м. Дж/см 2, 125 кадров) 193 нм 0, 85 -1, 35 40 нм 26 мм 33 мм 6 нм 10 нм 131 пл/ч.
МЕТОДЫ ПРОЯВЛЕНИЯ РЕЗИСТА 1. Окунание (объемное проявление) 2. Полив подложки 3. Пульверизация
СХЕМА ПОЛУАВТОМАТА ПРОЯВЛЕНИЯ 1 - форсунка сушки; 2 -пневматические форсунки проявления и отмывки; 3 - платформа: 4 - съемная крышка: 5 - ротор
ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЛЕКТРОНОЛИТОГРАФИИ ПЕРЕД ФОТОЛИТОГРАФИЕЙ 1. Большая разрешающая способность; 2. Управляемость пучка электронов с помощью электрических и магнитных полей (отклонение и изменение энергии): 3. Возможность фокусировки электронного пучка в тонкий луч магнитными линзами; 4. Большая глубина резкости, что снижает требования к геометрии подложек; 5. Высокая чистота процесса экспонирования (вакуум)
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. ЯРКОСТЬ: I -ток эмиссии; S - площадь эмиттирующей поверхности; Ω - телесный угол, в который происходит эмиссия 2. ПЛОТНОСТЬ ТОКА. 3. СРОК СЛУЖБЫ.
ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА ПРЯМОГО НАКАЛА С ВОЛЬФРАМОВЫМ КАТОДОМ 1. Катод; 2. Управляющий электрод; 3. Анод.
ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА КОСВЕННОГО НАГРЕВА С КАТОДОМ ИЗ La. B 6 1. Катод; 2. Управляющий электрод; 3. Анод; 4. Нить подогрева; 5. Экран.
АВТОЭМИССИОННАЯ ПУШКА 1 - катод, 2 - управляющий электрод, 3 -анод
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ИСТОЧНИКОВ Тип источника Яркость, Плотность A·см-2 стер-1 тока, А/см 2 Срок службы, ч Прямого нагрева с вольфрамовым катодом 105 2 Косвенного нагрева с катодом из гексаборида лантана 106 20 300 - 500 1, 5 ·107 300 > 1000 Автоэмиссионная пушка с подогревом и вольфрам-цирко ниевым катодом 10 -50
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОНОЛИТОГРАФИИ ПРОЕКЦИОННАЯ СИСТЕМЫ С УМЕНЬШЕНИЕМ РАЗМЕРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМЫ С СОХРАНЕНИЕМ РАЗМЕРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ
СХЕМА ПРОЕКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОНОЛИТОГРАФИИ С СОХРАНЕНИЕМ РАЗМЕРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ 1 -фокусирующие электромагниты 2 - УФ - излучение; 3 -УФ -лампа; 4 -фотокатод; 5 - фотоэлектроны; 6 - подложка; 7 - детекторы рентгеновского излучения
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ ПРОЕКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОНОЛИТОГРАФИИ С СОХРАНЕНИЕМ МАСШТАБОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ - УФ-излучение с длиной волны 184, 9 нм ; - напряженность магнитного поля 0, 3 Тл ; - зазор между пластиной и фотокатодом 3 -4 мм; - пластина удерживается электростатическим прижимом - разрешающая способность Глубина резкости - время совмещения и экспонирования 3, 0 к. В, 20, 4 к. Па; 50 нм; 100 мкм; 30 с; -диаметр пластины 100 мм; - плотность пучка. 5 мк. А/см 2; Производительность 20 -25 пл. /ч
НЕДОСТАТКИ МЕТОДА ПРОЕКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОНОЛИТОГРАФИИ С СОХРАНЕНИЕМ РАЗМЕРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ 1. Необходима высокая однородность и стабильность магнитного поля; 2. Малый срок службы фотокатодов Csl; 3. Необходимость высокой плоскостности подложки; 4. Необходимость высокого вакуума; 5. Необходимость высокоточной маски.
СХЕМА ПРОЕКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЛИТОГРАФИИ С УМЕНЬШЕНИЕМ ИЗОБРАЖЕНИЯ 10: 1 (IBM) 1 -управляющий электрод; 2 - термокатод; 3 - анод; 4 - бланкирующие электроды; 5, 6 - конденсорные линзы; 7 - коллимирующая линза; 8 - маска; 9 - первая проекторная линза; 10 - отклоняющая система; 11 - вторая проекционная линза; 12 - подложка; 13 - координатный стол
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ ПРОЕКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОНОЛИТОГРАФИИ С УМЕНЬШЕНИЕМ ИЗОБРАЖЕНИЯ 10: 1 - размеры маски - минимальный размер элемента маски -время экспонирования 30 * 30 мм; 2, 5 мкм; 0, 1 с; - глубина резкости 1000 мкм; -точность совмещения 0, 05 мкм; Производительность 10 -40 пл. /ч
НЕДОСТАТКИ МЕТОДА ПРОЕКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОНОЛИТОГРАФИИ С УМЕНЬШЕНИЕМ ИЗОБРАЖЕНИЯ 10: 1 1. Необходимость иметь комплект взаимодополняющих трафаретных шаблонов для прорисовки изолированных фигур топологии. 2. Трудность коррекции эффектов близости подгонкой размеров элементов шаблона.
ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ УСТАНОВОК СКАНИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЛИТОГРАФИИ 1. Электронно-оптическая система; 2. Система сканирования электронного пучка; 3. Система мультипликации изображения (координатный стол большой точности); 4. Система совмещения электронного луча с подложкой; 5. Вакуумная система; 6. Блоки питания; 7. Шлюзовая система; 8. Быстродействующая ЭВМ
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОНО-ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКИ ЭКСПОНИРОВАНИЯ 1 -электронно-оптическая система; 2 - электронная пушка; 3 - формирующая первичный электронный пучок диафрагма; 4 - магнитная линза; 5 - отклоняющая пластина; 6 - промежуточная фокусирующая линза; 7 - промежуточная диафрагма; 8 -уменьшающая магнитная линза; 9 - система электродов отклонения и отключения электронного пучка; 10 - магнитная система отклонения электронного пучка; 11 -проекционная магнитная линза; 12 - экспонируемая подложка; 13 - координатный стол; 14 - шлюзовая система загрузки и смены подложек; 15 - вакуумная система; 16 - система привода координатного стола; 17 - система управления; 18 -ЭВМ.
ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЛУЧОМ КРУГЛОЙ ФОРМЫ
ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЛУЧОМ КВАДРАТНОЙ ФОРМЫ
ФОРМИРОВАНИЕ ЛУЧА КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ ДИАФРАГМОЙ, ВСТРАИВАЕМОЙ ПОСЛЕ ПЕРВОЙ ЛИНЗЫ
ФОРМИРОВАНИЕ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО РИСУНКА РАСТРОВЫМ КАНИРОВАНИЕМ
ФОРМИРОВАНИЕ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО РИСУНКА ВЕКТОРНЫМ CКАНИРОВАНИЕМ
ОСОБЕННОСТИ ОТКЛОНЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ УСТАНОВКИ СКАНИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОНОГРАФИИ 1. Шаг электромагнитного отклонения электронного луча: 0. 025: 0. 125: 0. 5 мкм. 2. Максимальное поле сканирования 5 x 5 мм 2
ХАРАКТЕРИСТИКИ КООРДИНАТНОГО СТОЛА УСТАНОВКИ СКАНИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОНОЛИТОГРАФИИ 1. Шаг передвижения координатного стола по координатам X и Y: 1 мкм. 2. Скорость передвижения координатного стола по координатам X и Y: 1 мм/ с.
УСТАНОВКА СКАНИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЛИТОГРАФИИ (VISTEC VB 300, Vistec Semiconductor Systems, ФРГ)
ПРЕИМУЩЕСТВА РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИИ 1. Высокая разрешающая способность: 0, 05 мкм для Сu - мишени; 0, 1 мкм для AI - мишени 2. Отсутствие контакта с резистом 3. Нечувствительность к внешним электрическим и магнитным полям 4. Отсутствие проблем, связанных с отражением и рассеянием излучения 5. Работа с пластинами не в вакууме 6. Простота и низкая стоимость по сравнению с электронолитографией
ПРИНЦИП РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИИ Рентгеновское излучение 1 - слой золота; 2, 3 - маркерные знаки; 4 -детектор РИ; 5 - окна в кремнии; 6 - кремниевый шаблон; 7 - кремниевая пластина; 8 - резист.
ОГРАНИЧЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРИ РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИИ ОБУСЛОВЛЕНЫ: 1. Источник излучения не является точечным и имеет конечные размеры; 2. При взаимодействии рентгеновского излучения с резистом происходит генерация Оже- и фотоэлектронов. Размытие края изображения (б): Z- зазор между шаблоном и резистом; d- размер источника (пятна мишени); D - расстояние от мишени до резиста. Z =2 -3 мм. d=1. 0 мкм, D=300 мм → δ=100 нм
СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИИ 1 - электронная пушка: 2 - магнитная фокусирующая система: 3 - электронный луч: 4 - охлаждаемый анод; 5 - юстировочное устройство; 6 - неподвижный анод излучатель; 7 - камера источника; 8 - рентгеновский луч; 9 - затвор; 10 -выходное окно; 11 - рентгеновский шаблон; 12 - камера экспонирования; 13 - подложка; 14 - спутник; 15 -натекатель; 16 - шлюзовой затвор: 17 - шлюзовая камера.
НЕДОСТАТКИ РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИИ 1. Большое время экспонирования (до 20 минут). 2. Дисторсия изображения на шаблоне из-за механических напряжений в пленках золота. 3. Высокая стоимость шаблонов.
Длина волны и энергия излучения для различных материалов анода излучателя Материал Длина волны, нм Е, кэ. В Pd 0, 44 2, 83 Mo 0, 54 2, 29 Si 0, 71 1, 74 Al 0, 88 1, 49 Сu 1, 33 0, 93 С 4, 47 0, 28
МАКСИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ИСТОЧНИКОВ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1. Для неподвижного анода: Tm-температура плавления материала, То-температура охлаждающей жидкости на выходе, λ -теплопроводность материала анода, r - радиус электронного пятна 2. Для вращающегося анода: r 2=0, 5 см, r 1=0, 05 см, у- плотность материала, с удельная теплоемкость материала, V -линейная скорость перемещения пятна (20 м/с при диаметре анода 100 - 300 мм)
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1. Точечные источники с электронным возбуждением: Руд. < 1 м. Вт/ см 2 2. Точечные источники с плазменным возбуждением: Руд. - 5 м. Вт/ см 2 3. Электроразрядные плазменные источники Руд. -15 м. Вт/см 2 4. Источники синхротронного излучения Руд. 400 м. Вт/ см 2
МАТЕРИАЛЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАБЛОНОВ ДЛЯ РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИИ Материал Толщина, мкм Поддерживающая конструкция Диаметр окна, см Длина волны, нм Кремний 2. . . 4 Рамка из Si до 5 0, 83 Бериллий 12 Металлическое кольцо 2. . . S 0, 4. . . 0. 83 Нитрид кремния 0, 2. -. 0, 5 Рамка из Si до 1 0, 83. . . 1, 33 Оксид алюминия 0, 2 Рамка из AI до 10 0. 83. . . 1. 45 Майлар 3. . . 6 Стеклянное или металлическое кольцо до 10 1, 33 Полиимид
ТРЕБОВАНИЯ К ШАБЛОНАМ ДЛЯ РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИИ 1. Прозрачность в диапазоне длин волн рентгеновского излучения 1, 0 -1, 3 нм > 50 %; 2. Прозрачность в видимом диапазоне > 50 %; 3. Коэффициент контрастности 10; 4. Погрешность по толщине ± 50 нм; 5. Стабильность параметров во времени (стойкость к радиационным повреждениям, изменениям структуры, отсутствие механических напряжений в мембране).
ПРЕИМУЩЕСТВА ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ 1. Меньшая подверженность ионных пучков влиянию паразитных электрических и магнитных полей; 2. Вторичные ионы характеризуются малой энергией и длиной пробега менее 10 нм, что с отсутствием эффекта близости обеспечивают высокое разрешение; 3. Отсутствие дифракции; 4. Электростатическая фокусировка позволяет получать сильно сколлимированные пучки; 5. Высокая производительность благодаря большому току пучка и высокой чувствительности резистов к ионам; 6. Возможность безрезистной литографии.
ТИПЫ ИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ 1. Дуаплазмотронный 2. Жидкометаллический 3. Газофазный с полевой ионизацией
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ Источник Характеристики Дуаплазмо трон Жидкометалли ческий Газофазный 102 109 2·102 20 10. . . 60 Виртуальный размер источника, мкм 50 < 3·10 -2 < 10 -3 Разброс ионов по энергиям, э. В 4 5. -10 1 Рабочее вещество Аr Ga, Au, In, Sn, Pb, Bi, Cu, Zn H 2 Яркость, А·см-2·стер-2 Эмиттанс, мк. А/стер
ДУАПЛАЗМОТРОННЫЙ ИСТОЧНИК
ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК
КАПИЛЛЯРНЫЙ ИСТОЧНИК
ГАЗОФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК
ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ 1. Ионы обладают большим разбросом по энергиям, чем электроны, что требует специальных мер по уменьшению аберраций 2. Из-за большой массы ионов для их фокусировки используют электростатические линзы, электромагнитные используют только для юстировки и масс - сепарации ионов
РАЗНОВИДНОСТИ СИСТЕМ ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ 1. ЗОНДОВАЯ (сканирующая) 2. ПРОЕКЦИОННАЯ 3. БЕЗРЕЗИСТНАЯ.
СХЕМА ЗОНДОВОЙ СИСТЕМЫ ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ 1 - ионный источник; 2 -экстрактор; 3 -диафрагма; 4 - электростатическая линза; 5 -дефлектор; 6 - подложка (мишень); 7 - масс-сепаратор.
СХЕМА ПРОЕКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ 1 -источник ионов; 2 - маска; 3 - иммерсионная линза; 4 - фокусирующая линза; 5 -подложка; 6 - координатный стол.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ИОННОПРОЕКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Тип ионов Н+, Не+, Ne+, Аг+ Энергия ионов 60 -100 кэ. В Масштаб изображения 10: 1, 20: 1 Размер изображения 5 х5 мм Глубина резкости 1, 0 м м Разрешающая способность 0, 1 мкм Точность совмещения Диаметр пластины ± 0, 05 мкм 125 мм
КОНСТРУКЦИЯ НИКЕЛЕВОЙ МАСКИ ДЛЯ ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ
КОНСТРУКЦИЯ ТЕРМОСТАБИЛИЗИРОВАННОЙ МАСКИ ДЛЯ ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ
КОНСТРУКЦИЯ ТЕРМOСТАБИЛИЗИРOВАННOЙ МАСКИ С ПОДОГРЕВОМ
ПРИНЦИП БЕЗРЕЗИСТНОЙ ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ Зависимость скорости травления Si. O 2 от концентрации примеси
Скачать презентацию СПЕЦИАЛЬНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Оборудование для процессов литографии
(СТО) Литография.ppt