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 5(5 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 (250(250

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|VII|IX |

| | | | | | | | |I | |

|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 |4 |2 |2 |3 |3 |1 |1 |2 |3 |

|стоимость | | | | | | | | | |

|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 |1 |2 |4 |3 |3 |5 |3 |2 |2 |

|субмикронной литографии | | | | | | | | | |

|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:

1) может ли быть изготовлена маска с резкостью края лучше чем 1/10

воспроизводимого размера;

2) обеспечивается ли достаточная плоскостность шаблона и сохраняются ли

она, а также рисунок неизменными во время экспонирования:

3) может ли быть разработана такая схема совмещения, в которой различались

бы длины волн экспонирования и совмещения.

Техника изготовления шаблонов даст толчек развитию новых резистов и

процессов.

Уменьшение глубины фокуса в оптической литографии требует применения более

плоских пластин, автофокусировки и автосовмещения. Для уменьшения ошибок

совмещения и фокусировки необходимо применять низкотемпературные процессы,

в которых меньше коробление пластин, и планировать конструкцию

изготовляемых приборов. Для субмикронной литографии необходимо

последовательное совмещение от кристалла к кристаллу. Установки, в которых

совмещены принципы сканирования и пошагового экспонирования, будут

развиваться исходя из требования на совмещение.

Основными проблемами оптического и ионно-лучевого экспонирования Si-пластин

являются многослойные резисты.

Величина К=0.3 в случае записи рисунка в верхний поверхностный слой, 0.5- в

верхний промежуточный слой (многослойные резисты), 0.8- во всей толщине

однослойной резистной пленки. Основные направления увеличения разрешения

заключается в уменьшении толщины чувствительного слоя, по крайней мере, до

четверти величины минимального требуемого размера (разрешения).

Производительность любого экспонирующего оборудования лимитирована

интенсивностью источника и чувствительностью резиста. При оптическом

экспонировании, исключая ДУФ-диапазон, эти величины соответствуют друг

другу. Для электронно- и ионно-лучевого экспонирования желательно повысить

чувствительность. Особенно это относится к новолачным резистам. Для

рентгеновского экспонирования требуются хорошие однослойные пленки резиста,

чтобы реализовать возможности получения высокого разрешения и устранить

низкую производительность. С помощью рентгеновского экспонирования можно

также избежать дополнительных затрат, связанных с внедрением многослойных

резистов, требуемых в будущем для оптической и электронно-лучевой

литографии.

Список литературы.

1. Александров Ю. М., Валиев К. А., Великов Л. В., Душенков С. Д.,

Махмутов Р. Х., Якименко М. Н. Применение трафаретных шаб- лонов в

рентгенолитографии // Микроэлектроника.- 1986.- Т. 15,

№ 1.-С. 66-69.

2. Александров Ю. М., Валиев К. А., Великов Л. В. и др. Рентгено-

чувствительные резисты для субмикронной литографии. Микро- электроника,

1983, т. 12, с.3-10.

3. Березин Г. Н., Никитин А. В., Сурис Р. А. Оптические основы

контактной фотолитографии.- М.: Радио и связь, 1982.- 104 с.

4. Боков Ю. С. Фото-, электроно- и рентгенорезисты. - М.: Радио и

связь, 1982.-136 с.

5. Борн М., Вольф Э. Основы оптики: Пер. с англ. - М.: Наука,

1970.- 855 с.

6. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии /

Пер. с англ. В. А. Володина, В. С. Першенкова, Б. И. Подле-

пецкого под ред. А. В. Шальнова.- М.: Мир, 1985.- 496 с.

7. Валиев К. А., Великов Л. В., Вернер В, Д., Раков

А. В. Субмикронная контактная литография с трафаретными шабло-

нами.- Электронная промышленность, 1983, № 1, с. 36-38.

8. Валиев К. А., Великов Л. В., Душенков С. Д. и др. Эффект фото-

травления полимеров под действием вакуумного ультрафиолета. - Письма в

ЖТФ, 1982, т. 8, вып. 1, с. 33-36.

9. Валиев К. А., Великов Л. В., Душенков С. Д., Махмутов Р. Х.,

Устинов Н. Ю. Новый метод исследования разрешающей способ- ности

электроно - резистов с помощью субмикронной маски- шаблона,

находящейся в контакте с резистом // Микроэлектро- ника.- 1982.-Т.II.-

Вып. 5.-С.447-450.

10. Валиев К. А., Кириллов А. Н., Ковтун Б. Н., Махвиладзе Т. М.,

Мкртчян М. М. Оптимизационный метод коррекции эффекта близости

в электронной литографии // Микроэлектроника.- 1987, - Т.6, - С.122-

130.

11. Валиев К. А., Махвиладзе Т. М., Раков А. В. Кинетика процесса

безрезистной литографии// Микроэлектроника.- 1986.- Т. 15, вып.

5.- С. 392-397.

12. Виноградов А. В., Зорев Н. Н. Проекционная рентгеновская

литография.-Препринт / ФИАН СССР.-М., 1987.- № 104.- С. 1-35.

13. Деркач В. П., Кухарчук М. С. Электронная литография как

эффективное средство для освоения субмикронных размеров

элементов БИС. -Микроэлектроника, 1980, т. 9, вып. 6, с. 498-516.

14. Деркач В. П., Мержвинский А. А., Старикова Л. В. Метод коррек- ции

эффекта близости в электронной литографии // Микро-

электроника.- 1985 .-Т.14, вып. 6.-С.467-477.

15. Котлецов Б. Н. Микроизображения. Оптические методы получе- ния

и контроля.- Л.: Машиностроение, 1985.- 240 с.

16. Никитин А. В., Никитина М. А., Сурис Р. А. Формирование

изображения оптической системой в проекционной фотолитогра- фии. -

Электронная промышленность, 1980, № 5, с. 27-32.

17. Попов В. К., Ячменев С. Н. Расчет и проектирование устройств

электронной и ионной литографии.-М.:Радио и связь,1985. -128 с.

18. Селиванов Г. К., Мозжухин Д. Д., Грибов Б. Г. Электронно- и

рентгеночувствительные резисты в современной микроэлектро- нике //

Микроэлектроника.- 1980 .-Т. 9, вып. 6.-С. 517-539.

19. Тернов И. М., Михайлин В. В., Халилов В. Р. Синхронное излу-

чение и его применение. - М.: Изд-во МГУ, 1980.- 276 с.

20. Уорд Р. Электронно-лучевая проекционная установка для созда- ния

кристаллов СБИС с субмикронными элементами. - Электро- ника, 1981, т.

54, № 22, с. 52-60.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7