8.3.2 Рентгенолучевая литография

Литография рентгеновского диапазона использует длину волны излучения 0,4 - 1,4 нм. В отсутствие необходимой рентгеновской оптики метод основан на проецировании изображения фотошаблона на пластину в масштабе 1:1 (см. рис. 8.19). Негативное изображение рисунка слоя ИС (собственно защитная маска от рентгеновских лучей) создается из пленки золота толщиной около 0,3 мкм, нанесенной, например, на тонкий слой кремния. Золото хорошо поглощает рентгеновские лучи (по сравнению с др. распространенными материалами). Слои кремния толщиной до нескольких микрометров вполне прозрачны для рентгеновского излучения.

Тонкие слои кремния (мембраны) для шаблонов можно изготовить локальным травлением кремниевых пластин в анизотропных травителях. Исходные кремниевые пластины (кристаллографической ориентации (100) и толщиной около 200 мкм) предварительно сильно легируют бором или др. примесями на глубину, равную толщине будущей перемычки. Анизотропные травители подбирают с таким расчетом, чтобы скорость травления сильнолегированных слоев была существенно меньше скорости травления высокоомного кремния. В этом случае процесс травления практически прекратится, когда травитель стравит кремний почти на всю толщину пластины и дойдет до сильнолегированного слоя. Площадь локально вытравленной области должна соответствовать площади, занимаемой ИС [2].

Резисты, чувствительные к потоку электронов (полиметилметакрилат и др.), чувствительны и к рентгеновским лучам. Время экспонирования большинства резистов рентгеновским излучением составляет до 1 минуты, что ненамного выше, чем в фотолитографии. Соответственно, производительность установок рентгенолитографии близка к производительности фотолитографических установок.

С овмещение рисунков при рентгенолучевой литографии может производиться оптически и с использованием рентгеновского излучения. В первом случае мембрана шаблона должна быть прозрачна для видимого света. Такие мембраны изготавливают нанесением на кремниевые пластины слоев нитрида кремния, нитрида бора, карбида кремния или их многослойных комбинаций с последующим локальным травлением кремния с обратной стороны пластины до вскрытия материала мембраны.

Рисунок 8.19 - Схема рентгенолучевой литографии:

1 – рентгеновское излучение; 2 – рисунок на основе пленки золота;

3 – кремниевая мембрана; 4 – кремниевая подложка; 5 - детектор рентгеновского излучения; 6 - маркерные знаки

Оптическое совмещение производится вне зоны экспонирования. По завершении совмещения скрепленные подложка и шаблон экспонируются. Для совмещения шаблона и подложки с использованием рентгеновского излучения рядом с основными создают дополнительные мембраны, на которых располагают метки совмещения. Снизу подложки под меткой совмещения помешается детектор рентгеновских лучей, с помощью которого можно сформировать сигнал рассогласования (см. рис. 8.19) [2].

Источниками рентгеновского излучения могут служить рентгеновские трубки с электронно-лучевым распылением алюминиевых или медных мишеней [2]. В установок с мишенями из алюминия используется средняя длина волны λ = 0,834 нм; ускоряющее напряжение составляет не менее 8 кВ. Перспективно использование синхротронного излучения, а также источников аналогичных литографии c экстремальным ультрафиолетом [6].

Наряду с высокой разрешающей способностью рентгенолучевая литография обладает еще рядом достоинств. Одним из них является нечувствительность к загрязнениям, поскольку пылинки и др. инородные частицы на поверхности подложки не поглощают рентгеновского излучения. Кроме того, процесс рентгенолучевой литографии проводится в безвакуумной среде, на более простом и дешевом оборудовании, чем при электронно-лучевой литографии.