11.3. Пучковые методы нанолитографии.
11.3.1. Литографические методы формирования структур.
Литография представляет собой метод плоской печати. В микро-электронике под литографией понимают совокупность фото- и физико-хи-мических процессов, используемых для послойного формированания тополо-гического рисунка элементов интегральных схем, а также элементов наноструктур.
В микроэлектронике литографические методы определяют сложсть технологического маршрута производства планарных интегральных структур. Все методы литографии в микроэлектронике основаны на создании изображений тех или иных элементов или компонентов транзисторных структур и линий межсоединений.
Из общей физики известно, что при формировании изображения решающее значение имеет разрешающая способность оптической системы.
Под разрешающей способностью будем понимать способность при-боров, формирующих изображение, давать раздельное изображение двух максимально близких точек исходного объекта.
Е
ще
в 1879
году
Дж. У. Релей, исходя из дифракционной
теории света, сформулировал критерий
(получивший его
имя), в соответствии с которым изображение
двух точек можно видеть раздельно, если
центр дифракционного
пятна каждого из них пересекается с
краем темного
кольца
другого
(рис. 11.3.1).
Источники света расположены так, что угловое расстояние между максимумами освещенности Δφ равно угловой величине радиуса централь-ного дифракционного пятна Δθ. В этом случае критерий Релея запишется в виде
Δφ = Δθ. (11.3.1)
Расстояние между центрами дифракционных пятен, или, что тоже, между максимумами освещенности, определяется выражением
,
(1.3.2)
где λ — длина волны излучения, D -апертурная диафрагма системы. Если оп-тическая система имеет фокусное расстояние f то линейная величина предела разрешения δ определится как
,
(11.3.3)
где К1 называют коэффициентом Релея.
Разрешающая способность растет с уменьшением длины волны излу-чения λ и увеличения апертуры D.
В процессах литографии большое значение играет величина, называемая глубиной резкости h , определяемая как
.
(11.3.4)
Безразмерные коэффициенты К1 и К2 играют существенную роль в литографических процессах. Так уменьшение значения К1 позволяет повысить разрешающую способность системы, работая в области дифрак-ционных ограничений объектива.
В современных степперах путем совершенствования объективов, фо-торезисторов, процессов экспонирования и проявления удается достичь зна-чения К2 = 0,25 ÷0,35.
В зависимости от длины волны излучения и способов получения излучения различают оптическую фотолитографию, электронную литографию, ионную литографию и рентгеновскую литографию. Именно технические параметры процессов литографии, производительность литографических процессов и их экономичность определяют сегодня стоимость изделий микроэлектроники, а завтра будут определять эффек-тивность производства изделий наноэлектроники — конечно же, при условии использования литографических процессов не только в планарной техноло-гии, но и в создании объемных наноструктур при групповой технологии производства.
В современном микроэлектронном производстве работают высоко- производительные (~100 пластин/час) степперы-сканеры с пошаговым экспонированием изображения на чип. В них используется оптическое излучение в области глубокого ультрафиолета.