(=[lg(E0/ E1)]-1, (12)

где E1 - энергия экспозиции, ниже которой не происходит удаления резиста в

проявителе, E0 - энергия экспозиции, при которой резист полностью удаляется

при проявлении. Обычно E1 не зависит от толщины резиста t, в то время как

значение E0 на глубине t зависит от поглощения в слое резиста толщиной t

(E0(10((t). С учетом этих предположений

(=((+(t)-1, (13)

где ( - постоянная, ( - коэффициент поглощения резиста. При (=0.4

поглощение в резистной пленке однородно, а ((2.5. Сомножитель, зависящий от

процесса обработки резиста, в этом случае равен

(y/(E=(/ E0. (14)

Изменение профиля резиста в определенных выше параметрах описывается

следующим образом:

(y/(x=[NA/((((+(t) E0)][1-k((z(NA)2/()]2. (15)

[pic]

Рис. 7. Влияние длины волны экспонирующего излу-

чения на разрешение для сканера с отражательной

оптикой : когерентность 75% , оптическая сила

объектива F/3.

Из (рис.7) видно, что использование высококонтрастных резистов с низким

поглощением допускает больший произвол в выборе энергии экспозиции и

большие вариации во времени интенсивности выходного излучения. Кроме того,

моделирование двух объективов с разными NA дает более высокий краевой

градиент и большие допуски на процесс проявления для систем с большей NA.

Нерастворимость негативных резистов убывает с глубиной, поэтому их обычно

переэкспонируют для обеспечения достаточной адгезии подложки.

Контактная печать и печать с зазором.

В принципе сколь угодно высокое разрешение может быть получено при

физическом контакте шаблона и подложки, а также методом прямого

молекулярного осаждения. Однако на практике молекулярный контакт трудно

осуществить, а шаблон после десятка проходов при совмещении и печати

повреждается. Перемещения и шаблона, и пластины в процессе совмещения

вызывают ошибки оператора и ограничивают точность совмещения примерно до (1

мкм. На ранних этапах развития литографии контактная печать служила

основным методом для получения изображений с размерами 3-10 мкм. Поскольку

для жидкостного травления важен не профиль изображения в резисте, а его

ширина, уход размеров в пределах (1 мкм при жидкостном проявлении совместим

с отклонениями (1 мкм при печати.

МПФ контактной печати очень высока ((0.8), и при использовании

соответствующего контактного шаблона или двухслойных резистов могут быть

получены изображения размером вплоть до 0.1 мкм. При использовании ДУФ-

излучения метод печати с зазором позволяет получать в ПММА рисунки с

шириной лини 1 мкм. Если зазор Z между шаблоном и пластиной превышает

френелевский предел ((5%-ный допуск для интенсивности и 20%-ный допуск для

ширины линии), предельное разрешение W составляет 1-2 мкм для зазора 5-10

мкм:

(((((((

W((0.7 ( Z . (16)

При дальнейшем увеличении зазора в изображении появляются вторые и третьи

дифракционные порядки и результирующий профиль оказывается сужающимся

книзу.

Близко расположенные линии при контактной печати или печати с зазором

расплываются из-за конструктивной интерференции между волнами,

дифрагировавшими на соответствующих отверстиях. Однако если на одно из

соседних отверстий шаблона нанесено покрытие, изменяющее фазу проходящего

через него излучения на 1800, то при толщине этого покрытия

t=((2n-1) (17)

между световыми потоками от различных отверстий

происходит деструктивная интерференция.

[pic]

Рис. 8. Изменение ширины линии в зависимости от величины зазора при печати

с зазором.

Она минимизирует дифрак-ционные эффекты и позволяет работать с двое

большими зазорами. Максимальным удалением шаблона от пластины (или

предельным размером посторонней частицы между шаблоном и резистом) является

удаление при котором искажение изображения не превышает 10% (рис.8).

Использование более коротковолнового излучения в контактной печати и печати

с зазором также позволяет работать с большими зазорами. Круглые отверстия

воспроизводятся лучше, чем прямоугольные фигуры, в которых наблюдается

закругление углов вследствие внутреннего эффекта близости.

Благодаря дифракции дефекты в виде точечных проколов не воспроизводится.

Использование негативных фоторезистов в методе печати с зазором затруднено

тем, что интенсивность дифрагировавшего на шаблоне света уменьшается при

его распространении за шаблоном, и в резисте пропечатываются высокие

порядки дифракции.

Практически метод печати с зазором является компромиссом между разрешением

и себестоимостью интегральных схем за счет частой смены шаблонов (в

контактной печати). Печать с зазором требует прецизионной установки зазора,

должного совмещения и хорошей коллимации пучка.

Главные проблемы контактной печати связаны с неудовлетворительным контактом

шаблон - пластина и накоплением дефектов. Плохой контакт между шаблоном и

пластиной может быть вызван линейным или нелинейным искривлением пластины

после нанесения эпитаксиальных слоев, частицами загрязнений или краевым

валиком резистной пленки, образующимся при центрифуговании.

Проекционная печать.

В сканирующих системах (сканерах) и устройствах пошагового совмещения

(степперах) используется как отражательная, так и преломляющая оптика. При

сканировании пластина экспонируется последовательностью проходов и

возможностью пересовмещения по локальным меткам в середине пластины

отсутствует. Если в первом поколении степперов перемещение осуществлялось

перемещение на фиксированный шаг без обращения к локальным меткам

совмещения в середине пластины, то в современных степперах проводится

совмещение на каждое поле и достигается согласование по двум координатам,

углу поворота, фокусу и наклону.

Степперы обладают лучшей точностью совмещения, в них используются более

дешевые шаблоны и существующие позитивные резисты, экспонируемые в

спектральном диапазоне 365-435 нм. Однако производительность степперов ниже

производительности оптических сканеров. Главное преимущество степпера 10:1

заключается в уменьшении влияния неточности фотошаблона до несущественных

значений и в более высоком разрешении по сравнению с объективами с 5-

кратным уменьшением. С другой стороны, жертвуя разрешением в системе 5:1,

получаем выигрыш в существенно большем размере поля изображения (рис. 9).

Для кристаллов ИС небольших размеров метод проекционной печати позволяет

воспроизводить элементы в резисте с минимальными размерами вплоть до 0.1

мкм.

[pic]

Рис. 9. Зависимость предельного разре-шения от размера поля изображения для

объективов 10Х и 5Х.

Считая характеристики степпера и сканера одинаковыми при воспроизведении

1,5-мкм линии, запишем выражение для производительности Т такой системы:

Т=3600/[tOH+N(talign+tprealign+tstep+

+texp)], (18)

где N - число шагов для степпера и N=0 для сканера; полное время tOH

включает в себя время: экспозиции (texp); совмещения (talign); шагового

сдвига (tstep); установки (tsetup); предсовмещения на длине волны 435 нм

(tprealign).

Размеры экспонируемого поля определяет число шагов на единицу площади

пластины.

Время экспонирования texp зависит от:

- толщины резиста;

- длины волны излучения лампового источника (;

- коэффициента поглощения резиста;

- толщины остаточного резиста;

- коэффициента отражения подложки;

- наличия усиливающего контраст слоя;

- интенсивности источника.

Процессы пошагового сдвига и совмещения оказывают основное влияние на

производительность степпера. Использование мощных ртутных ламп или лазеров

для метода экспонирования “вспышка на лету” позволит уменьшить время

экспонирования до значений, меньших времени перемещения и совмещения.

Толщина резиста и его коэффициент поглощения также влияют на

производительность проекционной системы. Величина коэффициента поглощения

резиста очень важна, так как определяет разрешение и скорость растворения

резиста. Для уменьшения интерференционных эффектов на поверхность резиста

или под него наносятся противоореольные слои, а также вводятся специальные

примеси к резистам. Однако любые добавки к резистам или нанесение покрытия

неизбежно будут поглощать излучение, и для компенсации эффекта внутренней

фильтрации потребуется увеличение времени экспонирования. Интерференционные

и дифракционные эффекты вызывают модуляцию интенсивности, и, следовательно,

влияют на время экспозиции и ширину воспроизводимых линий. Экспонирование

монохроматическим светом уменьшает дифракции Френеля, но усиливает эффект

стоячих волн, которые возникают, если оптический путь кратен длине световой

волны. В случае печати с зазором подбором зазора можно уменьшить эффект

стоячих волн. Это достигается при следующих условиях:

n2=(n1n3)1/2, (19)

h2=(((n2, (20)

где n1, n2, n3 - показатели преломления резиста вещества, заполняющего

зазор, и подложки; h2 - величина зазора или толщина материала в зазоре.

Однако этот тип искажений гораздо сильнее проявляется при когерентном

освещении.

В методе проекционной печати возможность контроля профиля и ширины

воспроизводимых элементов рисунка фотошаблона определяется характеристиками

проекционной оптики, контрастом резиста, коэффициентом отражения подложки и

глубиной фокуса используемого объектива. Дифракция ведет к тому, что

изображение полосок с промежутком 1.5 мкм подвержены сильному воздействию

взаимного эффекта близости. Изменение профиля падающего пучка сильнее

проявляется в искажении близко расположенных неэкспонируемых промежутков в

позитивном резисте, нежели изолированной линии (рис.10).

[pic]

Рис. 10. Изменение ширины линии в резисте при недо- и переэкспониро-вании.

В изображениях, находящихся вне фокуса из-за ступенчатого рельефа или

искривлений пластины, тоже происходит уменьшение интенсивности

экспонирующего излучения. Расфокусирование (1 мкм соответствует 20%-ым

потерям интенсивности или отклонению ширины линии от требуемого значения на

(2 мкм, в то время как для обеспечения изменения ширины линии в пределах

(0.1 мкм возможное отклонение интенсивности излучения не должно превышать

(5%.

При проекционной печати происходит накопление пыли на поверхности

фотошаблона. Количество пропечатанных дефектов можно уменьшить применением

пленочных покрытий (тонкая пленка полимера), которые дефокусируют

изображение частиц пыли, оказывающихся в этом случае на некотором

расстоянии от поверхности фотошаблона.

Совмещение.

В процессе изготовления ИС на подложке формируются топологические слои,

которые должны последовательно воспроизведены в заданных относительно друг

друга позициях, определяемых разработчиком ИС. Для большинства ИС

требования на допуск при совмещении составляют примерно 1/4 минимального

разрешаемого размера элемента.

Существует два основных метода совмещения: от деленное от проекционного

объектива (глобальное) и совмещение через проекционный объектив

(локальное). Глобальное совмещение включает в себя вращательное и

поступательное совмещение пластины и шаблона. Перепозиционирование

осуществляется с использованием лазерных интерферометров или при помощи

визуального определения положения пластины через контрольный объектив перед

началом экспонирования.

Совмещение зависит от оптических свойств системы, плоскости поверхностей

фотошаблона и подложки, а также вида меток совмещения и способов обработки

сигнала рассовмещения.

Для распознавания и коррекции ошибок совмещения проводят измерения

плоскостности пластин, ширины линий и совмещений, используя нониусы:

1) электрический тест - создаются проводящие слои для образования делителей

напряжения;

2) оптический тест - регистрация интерференционного сдвига. Измеряется

амплитуда дифрагировавшего когерентного света;

Страницы: 1, 2, 3