2.1.1. Проблемы рентгенолитографии

Основные проблемы, которые еще требуют дополнительных исследований и доработок, следующие: создание бездефектных и надежных в работе шаблонов, создание системы совмещения высокой точности, усовершенствование источников рентгеновского излучения, обеспечение высокой производительности установок рентгеновской литографии (РЛ).

Создание бездефектных шаблонов - одна из самых трудных задач в РЛ. Помимо сложности технологии их изготовления и контроля, одна из трудностей - термические напряжения, которые возникают между подложкой и слоем материала, поглощающего рентгеновское излучение. Эти напряжения приводят к искажениям размеров элементов рисунка, имеющих субмикронные размеры.

В последние годы было предложено и реализовано несколько оптических и рентгеновских методов совмещения в установках РЛ. Наиболее широко используются оптические микроскопы для прямого наблюдения совмещения. Несмотря на изобретательность, проявленную при конструировании подобных систем и использовании темнопольного освещения, точность совмещения в них не превосходит 0,25 мкм. Дальнейший прогресс оптических методов ограничен предельным оптическим разращением и трудностями получения резкого края линий знаков совмещения. Поэтому в настоящее время используют дифракционные решетки и зонные пластины Френеля.

Следующая проблема - источники РИ в установках для рентгеновской литографии. Наиболее простой источник РИ - это рентгеновская трубка. Достаточно узкий диапазон используемых для экспонирования длин волн обусловлен требованиями РЛ и свойствами рентгенорезистов.

В рентгеновских трубках применяют неподвижный или вращающийся анод. Трубки с неподвижным анодом не обеспечивает требуемой интенсивности РИ. Производительность таких установок мала и не позволяет использовать их в серийном производстве. Трубки с вращающимся анодом за счет интенсивного охлаждения водой позволяют существенно повысить мощность излучения. Однако такие трубки являются пока малонадежными. Для них характерна низкая виброустойчивость, имеются трудности обеспечения вакуумной плотности. Анод, выполненный чаще всего из алюминия, вращается со скоростью 3000-6000 об/мин, охлаждается водой. На выходе используются бериллиевые окна. Мощность трубки достигает 15-25 кВт. Разрабатываются также плазменные источники РИ. Действие их основано на лазерном излучении или импульсном разряде.

Повышение производительности РЛ многие исследователи связывают с использованием синхротронных РИ, получаемых на электронных синхротронах и накопительных кольцах. Оба ускорителя представляет собой большие, сложные и дорогостоящие сооружения. Кроме высокой интенсивности излучения синхротронное излучение характеризуется хорошей природной коллимацией, значит, при его использовании отсутствует проблема размытия края.

Вместе с тем, высокая сложность и стоимость таких установок, ряд практических неудобств при их использовании делают их применение пока экономически нецелесообразным. Плазменные источники РИ, уступающие по интенсивности синхротронным, значительно дешевле, хотя и имеют один выход рентгеновского излучения (синхротронные источники имеют до 10 каналов вывода пучка).

К настоящему времени разработаны установки для РЛ с пошаговой мультипликацией, имеющие лазерное совмещение с точностью 0,1 и возможность коррекции точности. Производительность их - более 20 пластин диаметром 150 мм в час при разрешении 0,5 мкм. Используются трубки с палладиевым анодом (длина волны 0,644 нм) и диаметром источника 3,5 мм; расстояние между источником и шаблоном - 250 мм, между шаблоном и подложкой - 30 мкм. Шаблоны изготавливаются из пленок нитрида бора толщиной 5 мкм, поглощающее покрытие - золото. Максимальный размер шаблона 50x500 мм, минимальные рекомендуемые размеры рабочего поля -20x20 мм. Искажения рисунка на мембране из нитрида бора обычно не превышают 0,03 мкм. Шаблоны характеризуются малой плотностью дефектов.