Технологические операции процесса электронно-лучевой литографии

Формирование элементов топологии заданных размеров, как правило, требует нескольких перемещений электронного луча, при этом промежутки между двумя соседними положениями луча равны половине ширины луча. Луч в электроннолучевой литографии имеет обычно гауссово распределение интенсивности. Различают два основных метода формирования электронным лучом топологии ИС — векторное и растровое сканирование.

При векторном сканировании луч направляется в заданное по программе место на схеме, он включается и выключается. После окончания сканирования одного участка пластины происходит перемещение координатного столика в плоскости XY так, чтобы в поле действия электронного луча попал следующий участок. В системе векторного сканирования необходимо использование сложной электронной оптики, позволяющей с субмикронной точностью осуществлять перемещение электронного пучка.

Растровое сканирование, наоборот, требует прецизионного перемещения координатного столика, поскольку в этом методе электронный луч непрерывно сканирует по полю малого размера (обычно несколько десятков микрон).

Векторная сканирующая система позволяет формировать топологию ИС при помощи электронного луча изменяемой формы. Электронному лучу, проходящему через апертуру, придается определенная форма. Вторая апертура, встречающаяся на пути луча, формирует электронный пучок определенной геометрической формы в плоскости его сечения. Этот способ позволяет значительно увеличить производительность метода электронно-лучевой литографии и довести время формирования изображения на пластине диаметром 125 мкм до нескольких минут, т. е. увеличить его на порядок. Повышение производительности может быть достигнуто с помощью одновременной обработки пластин несколькими электронными лучами

Рис.3  Схематическое сравнение образования структур при векторном (а) и растровом сканировании:

I — размер пучка электронов; 2 — путь пучка электронов.

Сканирующая и проекционная литография

Имеются две системы электронно-лучевой литографии – сканирующая и проекционная.

В сканирующей электронно-лучевой литографии резист экспонируется (сканируется) последовательно перемещаемым в плоскости рисунка фокусированным пучком электронов. Управление электронным лучом производится по определенной программе с помощью компьютера, поэтому не нужно применять какие-либо шаблоны или маски, но последовательное сканирование всего рисунка увеличивает время экспонирования.

В проекционной электронно-лучевой литографии широкий нефокусированный поток электронов используется для получения всего рисунка в течение одной экспозиции. В такой системе фотокатод расположен на поверхности оптической маски с заданным рисунком. Ультрафиолетовые лучи облучают фотокатодный слой через маску, что вызывает эмиссию электронов с фотокатода в облученных местах рисунка. Эти электроны проецируются на поверхность резиста с помощью однородных электростатических и магнитных полей. В результате на всей площади подложки рисунок создается за одну экспозицию.

Сканирующая система электронно-лучевой литографии.

Рис. Проекционная система электронно-лучевой литографии.