Проекционная ФЛГ. Плазмохимическое осаждение (стр. 1 из 2)
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ на тему:
«Проекционная ФЛГ. Плазмохимическое осаждение»
МИНСК, 2008
При проекционной литографии изображение с фотошаблона переносится (проецируется) на полупроводниковую подложку с помощью оптических систем — проекционных объективов. Разрешающая способность проекционной фотолитографии 0,6 — 0,8 мкм.
Рисунок 1. Схема установки проекционной фотолитографии без изменения масштаба переноса изображения:
1, 15 - метки координат х, у и углового разворота на подложке, 2 - проекционный объектив, 3 - фотошаблон, 4, 12 - метки углового разворота и координат х, уна фотошаблоне, 5, 11 - приводы углового разворота и перемещения фотошаблона, 6, 10 - фотоэлектрические микроскопы углового разворота и координат х, у фотошаблона, 7 - блок программного управления, 8 - источник освещения для экспонирования, 9 — высокоскоростной затвор, 13 - полупроводниковая подложка, 14 - предметный столик
Метод проекционной фотолитографии имеет несколько вариантов, которые отличаются масштабами переноса изображения и способами заполнения рабочего поля подложки.
Так, при масштабе 1 : 1 изображение с фотошаблона переносится с помощью проекционной системы на подложку без изменения размеров элементов (Рисунок 1). Экспонирование может осуществляться сразу всего рабочего поля подложки или последовательным его сканированием.
При проекционной фотолитографии с уменьшением масштаба (обычно 10 : 1 или 5 : 1) единичное изображение переносится с фотошаблона на рабочее поле подложки последовательной мультипликацией.
При проекционной фотолитографии, как и при контактной, необходимо точно совмещать фотошаблон с подложкой, для чего служат специальные фигуры —метки совмещения.
В проекционных системах операция совмещения, как правило, выполняется автоматически с помощью фотоэлектрического микроскопа, который регистрирует сигнал, поступающий от метки совмещения на подложке, и сравнивает его с сигналом, поступающим от такой же метки на фотошаблоне. Для совмещения меток координатная система перемещает подложку и фотошаблон, а также поворачивает фотошаблон относительно оси проекции.
При совмещении меток сигналы равны, а при их смещении возникает разностный сигнал, который поступает в исполнительный механизм системы совмещения, обеспечивающий взаимные перемещения фотошаблона и подложки.
Для совмещения элементов изображений на подложку наносят две группы меток совмещения (Рисунок 2), одна из которых х и у1определяет взаимное положение фотошаблона и подложки по координатам, а вторая угслужит для коррекции угловой ошибки разворота </> фотошаблона относительно координатных осей подложки. Из Рисунок 7.4.2 видно, что метки на подложке как бы рассматриваются фотоэлектрическим микроскопом через соответствующие окна в фотошаблоне. Положению точного совмещения соответствует симметричное расположение всех меток на подложке относительно окон на фотошаблоне.
Рисунок 2. Метки автоматического совмещения:
1,4, 6 — метки х, у1и угна подложке 1,3, 5 — считывающие окна
Процесс совмещения начинается с "захвата" меток системой наблюдения фотоэлектрического микроскопа, при котором их изображение на подложке попадает в окна фотошаблона и возникает разностный сигнал в каналах совмещения. При этом система совмещения предварительно совмещает фотошаблон и подложку по координатам в соответствии с метками, а затем, выполняя угловую коррекцию по метке у2, поворачивает фотошаблон относительно меток х и у1.
Наиболее совершенным и перспективным вариантом метода проекционной фотолитографии является помодульный перенос изображения на подложки с промежуточных фотошаблонов (Рисунок 3). Совмещение модулей проводится по меткам, предварительно нанесенным на подложку, что обеспечивает высокую точность (ошибка совмещения не превышает 0,1 — 0,2 мкм). При помодульном совмещении уменьшается влияние изменения температуры и геометрических искажений подложки на точность передаваемого изображения.
Помодульный перенос изображения наряду с повышением точности передаваемого рисунка элементов обеспечивает снижение плотности дефектов, вносимых в формируемую на слое фоторезиста маску. Это в первую очередь обусловлено тем, что исключается контакт фотошаблона с подложкой. Кроме того, дефекты и загрязнения, значительно меньшие элементов изображения, не переносятся с промежуточного фотошаблона на слой фоторезиста, как это происходит при переносе изображения с сохранением масштаба.
Основной задачей проекционной фотолитографии является обеспечение автоматического совмещения, которое осуществляется нанесением специальных меток совмещения на подложки.
Рисунок 3. Схема установки мультипликации с совмещением:
1, 15 - приводы стола по осям х и у, 2, 14 - лазерные интерферометры по осям х и у, 3 - координатный стол, 4, 5 — полупроводниковая подложка и упоры для ее ориентации, 6 -система фокусировки, 7 - проекционный объектив, 8 -столик с промежуточным фотошаблоном, 9 - источник света, 10 - затвор, 11 - актиничное излучение, 12 - устройство совмещения меток промежуточного фотошаблона и подложки, 13 - управляющая ЭВМ
Обычно эти метки имеют форму в виде канавок травления, на которых рассеивается (поглощается) падающий пучок света и создается их оптический контраст по отношению к окружающему полю.
Если исходная полупроводниковая подложка ориентирована в плоскости (100), метки в виде V-образных канавок (Рисунок 4, а) получают селективным травлением кремния в 5 %-ном растворе КОН через маску диоксида кремния. При травлении канавка ограняется плоскостями (111), которые го сравнению с другими кристаллографическими плоскостям обладают очень малой скоростью травления. При другой ориентации полупроводниковой подложки, например (111), мета совмещения заданного профиля (Рисунок 4, б) получают плазме химическим травлением при специальных режимах.
Сохранение во всем цикле создания ИМС оптического контраст метки, определяемого в основном ее формой, является важнейшей задачей проекционной фотолитографии.
Рисунок 4. Метки совмещения:
а- V-образная, б - бочкообразная; I, II- области рассеяния и отражения пучка света
После завершения операции совмещения выполняются ав тофокусировка, а также экспонирование, при котором открывается затвор и изображение с промежуточного фотошаблона через проекционный объектив переносится на слой фоторезист; полупроводниковой подложки. Затем координатный стол i полупроводниковой подложкой перемещается в новое положение на шаг по оси х или у и начинается новый цикл.
При работе установки по программе, введенной в блоке управления ЭВМ, осуществляется "опрос" всех меток совмещения на полупроводниковой подложке и впечатывание изображения единичного модуля, т. е. его размножение — мультигашкация по рабочему полю.
Достоинство проекционной литографии по сравнению с контакт ной состоит прежде всего в том, что исключается контакт фотошаблон: и полупроводниковой подложки, приводящий к образованию в них де фектов, кроме того, обеспечивается более низкая плотность дефекте! в формируемой маске фоторезиста.
В современной проекционной фотолитографии используются оптические системы, работающие в условиях дифракционных ограничений. Это означает, что конструкция и технологи* изготовления проекционных объективов настолько совершенны, что их характеристики (разрешающая способность, точность воспроизведения размеров элементов) в основном определяются дифракционными эффектами, обусловленными значениями апертур, а не аберрациями.
Важнейшим параметром, характеризующим фотолитографические характеристики проекционного объектива, является числовая апертура NA = л sin а (где п — коэффициент преломления среды в пространстве изображения; в воздухе и — 1; а — половина максимального угла расходимости лучей, приходящих в точку изображения на оптической оси проекционной системы).
Для устранения хроматических аберраций используют мощный источник монохроматического актиничного света, в качестве которого может служить ртутная лампа сверхвысокого давления ДРШ-350 или ДРШ-500 (буквы обозначают Д -дуговая, Р - ртутная, Ш — шаровая, а цифры указывают номинальную электрическую мощность). Создают монохроматическое излучение с помощью специальных монохроматических полосовых фильтров и избирательно отражающих зеркал.
Схема осветительной системы проекционной установки показана на рисунке 5. Сотовый конденсор 4 значительно увеличивает равномерность освещенности по полю, так как каждая его линзочка проецирует попадающий на нее световой поток на все поле засветки. Таким образом неравномерный световой поток от лампы усредняется и выравнивается. Зеркало 5 е селективно отражающим покрытием пропускает тепловые лучи, но эффективно отражает ультрафиолетовое излучение, что способствует защите проекционной системы от мощного теплового потока, выделяемого лампой.
В условиях монохроматического и когерентного освещения разрешающая способность проекционной системы 6min = 31X/(2NA), где X - длина волны актиничного излучения. Из этой формулы видно, что чем меньше длина волны актиничного излучения и больше числовая апертура объектива, тем выше его разрешающая способность, т. е. меньше размер передаваемого элемента изображения.