2.4. Ионная литография

Ионная, или ионно-лучевая литография (ИЛЛ), основана на использовании более тяжелых заряженных частиц ионов. В результате экспонирования ионным лучом исключаются «эффекты близости», присущие ЭЛЛ. Это обусловлено тем, что рассеяние ионов существенно меньше, возникающие при облучении вторичные электроны имеют малые энергии, недостаточные для «засвечивания» резиста. Отсутствие рассеяния ионов, в том числе и от подложки, обеспечивает повышение разрешающей способности практически до размеров диаметра сфокусированного луча. Удается сформировать пучок диаметром 0.1 мкм при токе 0.1нА и диаметром 1 мкм при токе 10 нА.

В установках для ИЛЛ используются три типа ионных источников: дуаплазмотрон, жидкометаллический и газофазный с полевой ионизацией. Ионно-оптическая система, в отличие от электронно-оптической, имеет ряд особенностей: большой разброс по энергиям ионов в пучке, возможность появления больших хроматических аберраций, большая масса ионов. Поэтому в ИЛЛ для фокусировки луча используют электростатические линзы. В остальном ионно-оптическая система совпадает с электронно-оптической. Как и в ЭЛЛ, при использовании ИЛЛ применяется управление ионным лучом от ЭВМ; имеются системы генератора рисунка и совмещения.

В проекционных системах ИЛЛ формируется коллимированный пучок большого диаметра. Экспонирование осуществляется через шаблон с заданной топологией. Перенос изображения может осуществляться как с сохранением масштаба, так и с уменьшением. Для прецизионного совмещения и поддержания масштаба предусмотрена механическая и термическая стабилизация шаблона, допускаемая тепловая нагрузка точно контролируется.

Последним достижением с точки зрения разрешающей способности в области ИЛЛ является создание установки, обеспечивающей получение-линии шириной менее 0,2 мкм. В частности, были получены линии в 0,1 мкм при шаге 0,25 мкм. Экспонируется все поле целиком. Время экспонирования - десятые доли секунды. Суммарная производительность установки - 60 подложек диаметром 100 мм в час.

Следует отметить важные перспективы, которые открываются при совершенствовании процессов ИЛЛ. В настоящее время разрабатываются установки ИЛЛ, в которых будут совмещаться три основных операции интегральной микроэлектроники: самой ИИЛ, сухого травления путем ионного распыления и ионной имплантации легирующих примесей. Исследуются принципы безрезистивной ИЛЛ, что позволило бы обеспечить создание такой элионной технологии, когда в едином технологическом цикле изготавливается БИС. Например, реализуются процессы, когда после экспонирования пучком ионов слои, выполняющие роль негативного резиста, становятся устойчивыми к плазменной обработке и далее служат диэлектрическими слоями. Разрабатываются системы автоматического прецизионного совмещения.