Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
344
рует. Резист поглощает попавшее на иего излучение, н т. о. в нём формируется скрытое изображение рент-геиошаблона: под действием излучения в резисте образуются высокоэвергетичвые (с энергией / ~ 1 кэВ) фото- и оже-электроиы, к-рые вызывают сшивание молекул резиста или их деструкцию. В зависимости от того, какой из процессов преобладает, при проявлении ва подложке остаются либо облучённые, либо необлучёи-вые участки, т, е. получается негативное или позитивное изображение рисунка шаблона (рис. 2), Соответственно резисты делятся на кегативиые к позитивные.
Благодаря малой длине волны X рентг. излучения методы Р. л. обладают высокой разрешающей способностью (~ 10 нм). По сравнению с электроно- н ионо-литографией в Р. л. малы радиац. повреждения формируемых структур и высока производительность благодаря возможности одноврем. обработки больших площадей образца. Р. л, отличается большой глубиной резкости и малым влиянием материала подложки и её топографии на разрешающую способность.
Разрешающая способность Р. л. определяется неск. факторами. Основные из них: дифракционное 6j подутевевое 6Я = S(d/L) (обозначения см. на ркс. 1) и фотоэлектронвое S3 «о >76 размытия границ скрытого изображения. Величина 6Э определяется длиной пробега фото- и оже-электронов в резисте и зависит от состава резиста и X (рис. 3). Полутеиевое размытие можно в достаточной степени уменьшить подбором значений St d и L. Теоретически предельная разрешающая способность Р. л, (контактное экспонирование; S — H0, где H0 — толщина резиста) достигается при X 5 нм и составляет ок. 5 им. Разрешение, близкое и предельному (17,5 нм), получено при экспонировании позитивного резиста — полиметилметакрилата (ПММА) излуче-
Рие. 2. Фотография тестовой структуры С шириной ЛHHlft 0,3 мкм, сформированной методом рентгеновской литографш в позитивном резисте толщиной 3 мкм, полученная в растровой электронном микроскопе (РЭМ-фотография).
нием Си* (?- — 4,48 нм). Для того чтобы электрофвв. характеристики элементов интегральных схем имелж разброс в допустимых пределах, необходимо, чтобы точность воспроизведения размеров элементов составляла не менее 10% от их ширины, т. е. разрешающая способность метода должна превышать мин. размеры, элементов.
Б, н*
1000 -
Рис. 3. Зависимость дифракционного и фотоэлектронного пределов разрешения от X. Дифракционное размытие приведено для величин зазоров 1 и 25 мкм, а также для случая контактного экспонирования — прямые 1,8 ил соответственно; 4 — зависимость эффектавного пробега фотоэлектронов в органическом резисте; пунктирная кривая — участок аналогичной зависимости для резиста, в состав которого для увеличения поглощения излучения введены атомы кремния. Вблизи скачков поглощения ход зависимости немонотонен, что связано с резким изменением энергетического спектра фото- и оже-электронов.
Р. л. предъявляет высокие требования к рентгеио-шаблонам. Мембрана шаблона при достаточно высоиок мёханич. прочности и стабильности должна пропускать-ие меиее 50% излучения (что возможно при толщинах ~ і мкм), а нанесённое иа неё маскирующее покрытие быть высококонтрастным — сильно (на порядок) ослаблять поток излучения, толщина же покрытия не должна
JX1 мкм-1
Рис. 4. Зависимость коэффициента поглощения рентгеновского излучения материалами, используемыми для изготовления рентгеношаблонов, и стандартного резиста (ПММА) от X.
превышать 1 мкм, т. к. в более толстом маскирующем покрытии затруднено формирование рисунка с суб-мин ровными размерами.
Для излучения с X < 0,3 нм отсутствуют материалы для изготовления высококонтрастного маскирую-
щего покрытия, а при X > 1,5 нм поглощение мембраны шаблонов слишком сильно (рис. 4). Исключение составляют лишь полимерные плёнки в диапазоне длин волн 4,2—6 нм. Наиб, распространение получилн мембраны из кремния и его соединений — карбида, нитрида и оксииитрида. Используются также мембраны нз нитрида бора, бериллия, полимеров — пол ними да и па рил е-иа, а также комбинированные (нитрид бора — полимер и др.).
Резистивные плёнки для Р. л. формируют на подложке из раствора полимера методом центрифугирования. После сушки, в процессе к-рой удаляется растворитель, плёнку облучают и обрабатывают в жидкостном проявителе. Оса. характеристики резиста — чувствительность, контрастность, разрешающая способность и стойкость к последующим техиол. процессам, в частности к плазмохим. травлению. Возможны н «сухке» методы нанесения резистов (плазменная полимеризация, термич. напыление) и проявления изображения в них (плазмохвм. и УФ-травление, сублимация в вакууме). Рассматривается возможность применения и иеор-ганич. материалов, напр, халькогенидных стёкол.
Благодаря большой проникающей способности рентг. излучения, малости эффектов рассеяния и высокого контраста при экспонировании Р. л. позволяет формировать в резистах субмикроиные структуры с большим отношен кем высоты к ширине, а также формировать в однослойных резистах структуры CO сложным профилем края (рис. 5), иапр. нависающим. Последнее достнгает-
