
- •1.Общие данные
- •2. Стадии отжига
- •3. Примесь в междоузлиях
- •4. Влияние температуры внедрения
- •1. Многоуровневая система металлизированных соединений
- •2. Формирование омических контактов металл - полупроводников,
- •1. Введение
- •2. Оптическая литография
- •2.1.Контактная печать
- •2.2. Бесконтактная печать
- •2.3. Проекционная печать
- •3. Физика фотолитографии
- •3.1. Позитивный фоторезист
- •3.2. Свойства фоторезиста
- •3.3. Экспонирование.
- •3.4. Интерференция
- •3.5. Проявление резиста
- •3.6. Негативный фоторезист
- •4. Проекционные системы
- •5. Ионно-лучевая литография
- •5.1. Введение
- •5.2. Резисты для ионно-лучевой литографии
- •5.3. Жидкометаллические ионные источники
- •5.4. Сканирующие системы
- •1.1 Тепловая неустойчивость
- •1.2 Туннельный эффект
- •1.3 Лавинное умножение
3.4. Интерференция
Интерференция света, возникающая из-за неравенства показателей преломления резиста и подложки, может вызывать локальные изменения интенсивности в фоторезистивном материале. Уменьшение средней величины интенсивности по глубине связано с поглощением света, а модуляция интенсивности возникает из-за интерференции стоячих волн, отраженных от границы раздела резист-подложка. Концентрация ингибитора также оказывается модулированной по глубине благодаря изменению интенсивности в резистивной пленке. Анализа указанных интерференционных эффектов целесообразно проводить при некоторых упрощающих предположениях, позволяющих выявить основные закономерности.
Рисунок 14.6 Возникновение стоячей волны при полном отражении от подложки:
а - многократное отражение на границе раздела резист-подложка;
б - распределение интенсивности света в фоторезистивной пленке.
Будем считать, что монохроматический световой поток нормально падает на слабо поглощающую пленку толщиной d , прилегающую к полностью отражающей поверхности (подложке, rs=1), расположенной в плоскости z=d (рис. 14.6 a). Если падающая световая волна 1 имеет единичную амплитуду, то волна 2 в пленке (в предположении, что эффекты поглощения пренебрежимо малы) может быть представлена в виде
E2(z)=E2sin(ωt-kz+) (14.15)
где E2=(1-r2)1/2. В формуле (15) г=(n-l)/(n+1)
коэффициент
отражения границы раздела воздух-пленка,
k=2/
и n
действительная
часть диэлектрической постоянной
пленки,
.
Амплитуда отраженной волны 3 равна
E3(z)=E2sin[ωt-k(2d-z)++] (14.16)
Изменение фазы на происходит во время отражения. Суммирование Е2 и E3 дает стоячую волну
(14.17)
Очевидно, что расположение максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) не зависит от фазы ωt+ падающей волны, которая может быть произвольной. Огибающая функция (JE2) для интенсивности стоячей волны имеет вид
J23=4J2sin2[k(d-z)] (14.18)
Расположение экстремумов (при измерении от подложки) определяется следующими условиями (N1=0, 1, 2, …):
n(d-z)=/4, 3/4, …, (2N1+1)/4 (14.19)
для максимумов (пучностей) и
n(d-z)=/2, , …, N1/2 (14.20)
для минимумов (узлов). Учет дополнительных отражений волн (4, 5, …) не оказывает влияние на положение максимумов и минимумов. Но приводит к изменению амплитуды стоячей волны.
В случае «неидеальных» подложек (Si, Al, Pt, Au …) границу раздела пленка-подложка нельзя считать полностью отражающей (rS=1). Кроме того, при отражении фаза изменяется меньше чем на . Это вызывает сдвиг положения узлов и появление конечной интенсивности света в точках минимума. Можно показать, что расположение узлов интенсивности относительно подложки и отношение интенсивности в максимуме к интенсивности в минимуме не зависят от поглощения света в резистивной пленке. Однако модуляция стоячей волны в принципе зависит от поглощения в резисте.
Для расчета распределения абсолютной величины интенсивности в резистивном материале необходимо учитывать параметры источника света (лампы) и отражательные характеристики оптических элементов. В оптической фотолитографии в качестве источника света обычно используется ртутная дуговая лампа высокого давления, излучающая в диапазоне длин волн 200-600 нм. Для установок, в которых используется отражающая оптика, спектр излучения, падающего на пластину, по существу, аналогичен спектру источника света. Если S() – передаточная характеристика установки, то спектр излучения, достигающего фоторезистивной пластины, равен S() F() R() (), где R() – спектральная чувствительная фоторезиста. Для каждой фиксированной частоты света стоячая волна в пленке резиста вызывает изменение интенсивности света по глубине пленки в соответствии с формулой (18). Поэтому результатирующее распределение интенсивности света в фоторезисте (для нескольких длин волн i) пропорционально
(14.21)
Т.к. коэффициенты преломления обычно используемых резистов (r~1,6) очень близки к коэффициентам преломления SiO2 и Al2O3 эта упрощенная модель также справедлива для систем фоторезист-SiO2/Si.
Важным параметром, используемым для описания взаимодействия излучения J(z) с резистивной пленкой, является функция, характеризующая изменением дозы по глубине. Эта функция связывает скорость поглощения энергии (потери энергии dE/dZ в электронно-лучевом и ионно-лучевом резистах) с глубиной проникновения излучения z в резистивную пленку.
Зависимость дозы от координаты D(z) определяется произведением интенсивности света или электронного потока на время экспозиции
D(z)=J(z) (14.22)
Интенсивность фотонов на расстоянии z равна J(z)=J0F(z),
где J0 - интенсивность света на поверхности фоторезиста, F(z) - функция изменения дозы по глубине. Отсюда
D(z)=J0F(z)=D0F(z) (14.23)
где D0 - величина дозы при z=0. Функция F(z) изменяется с координатой z вследствие интерференции света в резистивной пленке.
Поглощение энергии в единице объема связано с химическими процессами (полимеризацией, разрывом валентных связей) в фоторезисте. Если изменение интенсивности света (фотон.см-2.c-1) вследствие поглощения в слое резиста толщиной dz на глубине z равно dJ, то скорость поглощения энергии равна
(14.24)
где hV- энергия фотонов, - линейный коэффициент поглощения. Энергию, поглощенную за время можно получить путем интегрирования. Для протекания химических реакций на глубине z количество поглощенной энергии в единице объема должно равняться
Еа(z)=hVD0F(z) (14.25)
откуда может быть
найдена доза падающего излучения D0.
Отметим, что если функция, характеризующая
изменение дозы по глубине, для
фотолитографии определяется интерференцией
в пленке резиста, то в электронно-лучевой
литографии аналогичная функция (z)
связана с рассеянием и потерями энергии.
Линейный коэффициент поглощения
(соответствующий коэффициенту
для света) в этом случае равен
,
где RG
- пробег Грюна. Энергия фотона hV
в электронно-лучевой литографии
заменяется на кинетическую энергию
электрона Е(z),
зависящую о глубины проникновения z.