Рентгеновская и электронная литография

 

Для проведения рентгеновской фотолитографии обычно используются специальные установки экспонирования, содержащие рентгеновские трубки. Рентгеновское излучение в таких трубках обычно получается за счет торможения электронного пучка. Обычно на практике используется излучение d=0,1-10нм.

Упрощенная схема установки для проведения рентгеновской литографии имеет следующий вид.

1 – основание рентгеновской трубки;

2 – электронные пушки;

3 – поток электронов;

4 – вращающаяся мишень;

5 – тормозное рентгеновское излучение;

6 – окно в рентгеновской камере, прозрачное для рентгеновских лучей;

7 – полупроводниковая пластина;

8 – плёнка, в которой формируются элементы литографии;

9 – рентгенорезист.

10 – рентгеношаблон;

11 – плёнка на рентгеношаблоне, непрозрачная для рентгеновского излучения;

 

Применение вращающейся мишени позволяет улучшить её охлаждение, повысить долговечность, а также обеспечить получение рентгеновского излучения более высокой интенсивности. Для улучшения работы и уменьшения потерь объём рентгеновской трубки обычно заполняется инертным газом, не поглощающим рентгеновское излучение.

Объём вакуумной камеры (1) для улучшения теплоотдачи и уменьшения испарения поверхности мишени обычно заполняется гелием. При торможении потока электронов на поверхности мишени (4) возникает тормозное рентгеновское излучение (5), выходящее из камер через рентгенопрозрачное окно (6). На поверхности полупроводниковой пластины со сформированной диэлектрической плёнкой нанесён слой рентгенорезиста. Рентгенорезист представляет собой материал, растворимость которого значительно изменяется при рентгеновском облучении. Для формирования топологии элементов между полупроводниковой пластиной и рентгеновской трубкой размещается рентгеношаблон. Основание рентгеношаблона (10) обычно выполняется из рентгенопрозрачного материала, в качестве которого обычно используются тонкие кремниевые мембраны. Для улучшения их механической прочности по контуру мембраны обычно выполняют специальные утолщения.

В качестве плёнок, препятствующих прохождению рентгеновских лучей, обычно используют золото толщиной 0.3 – 0.5 мкм. Для улучшения её адгезии к шаблону, её часто напыляют на хром. Поскольку золотая плёнка имеет низкую механическую прочность, то при проведении экспонирования между рентгеношаблоном и полупроводниковой пластиной обеспечивается некоторый зазор.

Электронная литография

 

При проведении электроннолучевой литографии в качестве электронорезиста используются материалы, которые под действием электронного облучения меняют свою растворимость. Основное достоинство электроннолучевой литографии – возможность экспонирования без использования шаблонов. Упрощённая схема установки для проведения электроннолучевой литографии имеет следующий вид:

1 – основание,

2 – катод,

3 – фокусирующий электрод,

4 – анод,

2,3,4 – электронная пушка

5 – короткофокусная магнитная линза,

6 – диафрагма,

7 – длиннофокусная линза,

8 – электростатическая отклоняющая система,

9 – столик,

10 – полупроводниковая пластина.

Электронная пушка, сформированная элементами (2), (3) и (4), обеспечивает получение электронного луча диаметром в несколько десятков мкм. С помощью короткофокусной линзы (5) и диафрагмы (6) производится фокусировка электронного луча (пятно с диаметром до 0.7 мкм). Длиннофокусная линза (7) предназначена для увеличения расстояния до полупроводниковой пластины. Такое увеличение расстояния необходимо для обеспечения сканирования электронным лучом большой площади поверхности. Для сканирования электронного луча применяют электростатическую отклоняющую систему (8). Для увеличения площади сканирования помимо электростатического отклонения луча в установке предусмотрено прецизионное механическое перемещение столика (9).

Основное достоинство электроннолучевой литографии - возможность экспозиции с использованием программного управления. Сканирование электронным лучом может обеспечиваться в растровом и векторном режиме.

При растровом режиме сканирования луч построчно проходит по всей поверхности пластины, однако его интенсивность в местах засветки значительно выше. При векторном сканировании электронный луч с большой интенсивностью сканирует только участки, подлежащие засветке. При переходе между участками происходит выключение электронного луча. электронная литография в настоящее время широко используется в технологии производства ИМС с малыми проектными нормами элементов, а также при изготовлении фотошаблонов.