Главная arrow Публикации arrow Литографические процессы arrow Оптическая литография, получение нано-структур
Main Menu
 Главная
 Новости
 Публикации
 Литографические процессы
 Базовые основы наноэлектроники и Одноэлектроника
 Тонкие пленки оксидов переходных металлов (ОПМ)
 Другие статьи
 Нано-элементы для обработки оптической информации
 FAQ
 Ссылки
 Контакты

Who's Online
На сайте:
18 гостей

Hit Counter
715552 посетителей

Наш баннер:
Мы будем рады, если вы разместите на своем сайте нашу кнопочку
NANO_Technologies


Newsflash
Наноиндустрия как универсальная и наукоёмкая область -это путь к третьей, невиданной по своему размаху научно-технической революции, которая изменит облик мира уже к концу первого десятилетия XХl века

 21 August 2018
Оптическая литография, получение нано-структур   Версия для печати  Отправить на E-mail 
Опубликовал Irina Bolshakova  
02 December 2004

Рассматривая возможность применения обычного литографического процесса для получения рисунков с размерами нанометрового масштаба необходимо определить критические ступени, которыми в предлагаемой схеме являются процесс экспонирования и травления.
Минимальный размер рисунка, который может быть разрешен с помощью той или иной оптической системы может быть оценен с использованием известной формулы

= k1 /NA
где - разрешение, k1 – константа зависящая от типа использованного резиста, типа литографического процесса, - длина волны света, NA – численная апертура оптической системы.

Формула показывает, что уменьшение длины волны и (или) увеличение численной апертуры позволяет реализовать более высокое разрешение. Оптическая литография всегда развивалась по этому пути. Для производства микросхем с 350 нм рисунками использовалась 360 нм дуговая ртутная лампа (i линия). Дальнейшее увеличение степени интеграции микросхем привело к переходу литографических систем в область так называемого глубокого ультрафиолета (deep UV). 250 нм транзисторы рисуются с использованием 248 нм KrF эксимерного лазера, 180 нм литография оперирует с излучением 198 нм ArF эксимерного лазера. Будущая 118 -120 нм литография ориентирована на использование 157 нм F2 лазера.
Увеличение числовой апертуры имеет определенные ограничения, связанные в первую очередь с уменьшением глубины фокуса (DOF)

{10 ступеней литографического процесса - см. введение}

DOF=k2 /NA

Рис.2

В обычной фотографии мы сталкиваемся с проблемой малой глубины фокуса, когда изображение предмета фона не находятся в фокусе одновременно. С литографической точки зрения необходимо иметь четкое изображение рисунка на вершине слоя резиста так и в глубине. Применение систем с высокой апертурой и короткой длиной волны снижает глубину фокуса до недопустимых пределов даже для субмикронного разрешения и становится серьезной причиной для получения приборов наноэлектроники. На рисунке 2 приведены одна из возможных конструкций туннельного резонансного транзистора и струтура снабором квантовых точек.
Эти рисунки демонстрируют, что будущие наноэлектронные конструкции как правило будут иметь высокое отношение высоты линии к ее ширине. Это автоматически приведет к использованию резистов с высоким аспектным отношением (aspect ratio). Определение аспектного отношения приведено на рисунке 3.
Для толстых резистов ( по сравнению с длиной волны используемого света) достижение необходимой глубины фокуса становится существенной проблемой.

Рис.3

Таким образом существует ряд физических и технических проблем затрудняющих прямое использование существующего литографического процесса для создания структур наноразмерного масштаба. Однако применение более сложных оптических систем и процессов позволяет надеяться на то, что возможности традиционной литографии далеко не исчерпаны. Остановимся на некоторых разрабатываемых в этом направлении процессов подробнее.

Фазосдвигающее маски.

При экспонировании близкорасположенных линий световые лучи имеют приблизительно одинаковые фазы. Это приводит к тому, что в области между линиями наблюдается интерференция хвостов световых потоков экспонирующих различные линии. Это приводит к резкому снижению разрешения при работе в режиме близкому к дифракционному пределу. Ситуацию можно исправить, если обеспечить экспонирование соседних линий лучами с противоположными фазами. Сдвиг фаз обеспечивается применением специальных фазосдвигающих покрытий при изготовлении фотошаблонов. Схема соответствующего процесса приведена на рисунке 4.

Рис.4 Схема процесса с использованием фазосдвигающих масок. а) Шаблон без сдвига фазы. б) Шаблон с фазовым сдвигом.

 

Рис.5 Применение двухслойного резиста с антиотражающим покрытием (АОП).

В некоторых случаях использование интерференции сдвинутых по фазе лучей используется для экспонирования отдельных линий, размер которых существенно меньше длины волны используемого света.
Более простым способом исключения интерференционных эффектов является экспонирование с применением внеосевого освещения (off-axis illumination). В этом случае фазовый сдвиг обеспечивается тем, что угол падения света на резист выбирается таким образом, чтобы соседние линии освещались лучами с противоположными фазами.

Многослойные резисты.

Существует различные причины применения сложных многослойных композиций в литографическом процессе. В большинстве случаев эти приложения помогают увеличить разрешение процесса. Часто перед нанесением фоточувствительного резистивного слоя на подложку наносится тем или иным способом специальное антиотражающее покрытие (см. рисунок 5). Этот дополнительный слой выполняет различные функции. В первую очередь его можно рассматривать как дополнительный планаризирующий слой, который сглаживает сложную топологию уже организованного на поверхности пластины рельефа. Кроме того, он поглощает отраженные от поверхности подложки обратно рассеянные лучи, которые могут существенно исказить получаемую картину. Высокочувствительный слой верхнего резиста может иметь малую толщину, что положительно влияет на допустимую глубину фокуса процесса.Обычно в качестве АОП используются различные низкочувствительные органические композиции. Они должны пропускать свет в том же спектральном диапазоне, что и резист, обладать хорошей адгезией к подложке и резисту и проявляться и удаляться тем же процессом, что и резист.
Схемы применения многослойных резистов могут быть сложными и дорогостоящими. В качестве примера рассмотрим процесс, который может быть назван литографией с двухслойным резистом различной полярности. Он приведен на рисунке 6. На первом этапе на подложку с ранее организованным сложным рельефом наносится толстый слой положительного резита. Его толщина выбирается из условия достижения максимальной планаризации поверхности пластины. Затем наносится тонкий слой резиста другой полярности. Его толщина выбирается из условия получения оптимальной глубины фокуса и достижения наивысшего разрешения для данной оптической системы. После экспонирования и проявления тонкого верхнего резистивного слоя он играет роль маски при глубоком экспонировании толстого нижележащего резиста.

Рис.6 Схемы литографического процесса с двойным резистом разной полярности.

 

Рис.7 «Lift –off» процесс, основанный на применении двухслойного резиста.

Существует много вариантов использования двухслойного резиста. Один из них получил название «lift-off» процесс и часто используется для получения металлических линий нанометрового масштаба. Он приведен на рисунке 7.
Применение сложных оптических систем, новых источников экспонирования (F2), многослойных резистов позволяет рассчитывать, что существующие литографические процессы, основанные на применении глубокого ультрафиолета, позволят перешагнуть 100 нм рубеж. Существующее состояние может быть продемонстрировано рисунком 8.

Рис.8 Тенденции в развитии литографического процесса с субмикронным разрешением.
Последнее обновление ( 11 December 2004 )

Most Read
Методы получения тонкопленочных структур
Квантовые ямы, нити, точки
Физические основы наноэлектроники
Получение нанокристаллических пленок ванадия, исследование их свойств
Сайт Нано Технологии

Shout It!

Имя:

Сообщение:


 
Go to top of page  Главная | Новости | Публикации | FAQ | Ссылки | Контакты |
Mambo 
Copyright © 2002-2005 Stefanovich G.B. & Bolshakova I.P.

НОЦ Плазма Петрозаводский государственный университет