3. Литография

Литография – процесс создания защитной маски на поверхности полупроводникового кристалла, необходимой для локальной обработки при формировании интегральной структуры И.C. по планарной технологии.

В зависимости от длины волны применяемого облучения различают:

• оптическую/ультрафиолетовую литографию (=100450 нм);

• рентгеновскую литографию (=0,11 нм);

• электронную литографию (=0,1 нм);

• ионно-лучевую литографию (=0,050,1 нм).

Варианты методов литографии в зависимости от способов получения топологических конфигураций на шаблоне и поверхности полупроводниковой пластины приведены на рис. 6.

Ведущую роль в технологии ИС занимает фотолитография (см. главу 2). Разрешающая способность УФ фотолитографии характеризуют часто значением  - минимальной шириной линии, мкм. Принципиальным физическим фактором, ограничивающим , является дифракция УФ-излучения, не позволяющая получить  меньше длины волны . На практике  может быть более  по ряду причин, например, из-за рассеяния УФ-излучения в фоторезисте при экспонировании, набухания фоторезиста при проявлении и его последующей усадки при высушивании, несоответствия размеров отверстий в фоторезистивной и основной масках.

Литография с разрешающей способностью <<1 мкм, необходимая для создания ИС с высокой степенью интеграции, основывается на применении излучений с меньшей длиной волны, чем в фотолитографии.

Электронолитография

Метод основан на нетермическом взаимодействии электрона с электронорезистами. Электронорезист – полимерный материал, который изменяет свои свойства при взаимодействии с электроном.

Н а практике наибольшее распространение получила – обработка сфокусированным пучком электронов (сканирующая ЭЛ) и электронная проекция всего изображения (проекционная ЭЛ) на пластину с электронорезистом.

М етодом достигается формирование топологических конфигураций с размерами элементов 0,1…0,2мкм. (Теоретически возможно получить 0,1нм). Особенность ЭЛ- отсутствие необходимости оригинала топологии в увеличенном масштабе.

Рентгенолитография

Метод основан на взаимодействии характеристического рентгеновского излучения ( = 0,110нм) с рентгенорезистом, приводящим к изменению их свойств - увеличение или уменьшение стойкости к проявителям.

Проекционный метод (1:1): шаблон состоит из кремниевой подложки, тонкой мембраны из, пропускающей рентгеновское излучения и слоя материала (хром, золото) хорошо поглощающего рентгеновское излучение. Зазор между шаблоном и пластиной составляет порядка 310 мкм, время экспонирования – 1 сек  20 мин.

Достоинства - высокая разрешающая способность, отсутствие влияния загрязнений, большой срок службы шаблона, относительная простота оборудования.

Ионно-лучевая литография

Основана на использовании ионов гелия для экспонирования поверхности пластин, покрытых резистом.

Существуют:

• сканирующая ИЛЛ (разрешающая способность – 0,30,03мкм);

• проекционная ИЛЛ с (разрешающая способность – 0,5мкм);

Для формирования рисунка топологии ИС возможно воздействие на пленку электронного, ионного и лазерного пучка с высокой плотностью энергии , достаточной для термического испарения материала. Для этого необходимы плотность мощности больше >10⁶ Вт/см² и время  1мкс. Применение ограничено возможным возникновением дефектов из-за механического напряжения и ударных волн.

Для сравнения эффективности методов литографии используются обобщенные оценки. В качестве критерия выбран показатель качества, определяемый как:

Производительность

( 1+0,15плотность дефектов )  стоимость оборудования  (ширина линий)

Сравнение эффективности методов литографии приведено в таблице 1.

Таблица 1

Метод литографии	Мин. ширина линии, мкм	Плот-ность дефектов на 1 см	Производитель-ность, пластин/ч	Стоимость оборудования, отн. ед.	Эффектив- ность  10
Контактная фотолитография	3	2,5	50	1	14
Проекционная фотолитография	2	1	65	6	29
Проекционная фотолитография с применением коротковолнового УФ-излучения	1	1	50	7	82
Проекционная фотолитография с использованием повторителей	1	1	20	12	19
Электронолитография	0,5	0,5	10	50	15
Рентгенолитография	0,3	1	20	10	218
Ионно-лучевая литография	0,5	-	30	-	-