Методы оптической литографии

На рис. 1 представлены основные методы оптической литографии.

Рис. 1. Методы фотолитографии: а — контактный; б—бесконтактный; в — проекционный

В контактном методе вследствие тесного контакта между шаблоном, резистом и кремниевой пластиной легко воспроизводятся элементы размером до 1 мкм. К недостатку этого метода следует отнести наличие загрязнений, например пылинок, на поверхности кремниевой пластины. Эти загрязнения приводят к повреждению поверхности шаблона при соприкосновении его с пластиной. Следует отметить, что высокий уровень выхода годных кристаллов ИС обеспечивается при плотности дефектов не более одного на 1 см² для каждого литографического процесса.

В методе бесконтактной печати ширина зазора между шаблоном и пластиной находится в пределах 10—25 мкм. Перенос изображения при этом происходит в дифракционной области Френеля. Разрешение в этой области пропорционально (λg)^1/2, где λ — длина падающего света; g — ширина зазора между шаблоном и пластиной (составляет 2—4 мкм). Необходимо отметить, что указанный зазор между шаблоном и пластиной полностью не исключает возможность повреждения поверхности шаблона.

В методе проекционной платы эти повреждения полностью исключены. Высокий уровень разрешения (около 1,5 мкм) допускается с последующим его перемещением по поверхности пластины.

Волновые эффекты при экспонировании

Рассматривая волновые эффекты при экспонировании следует прежде всего остановиться на явлениях дифракции и интерференции.

Рис. 2. Типичная дифракционная картина для различных методов литографии

Как известно, дифракцией называется явление огибания излучением препятствий. Это явление приводит к проникновению излучения в область геометрической тени. На рис. 2 представлена типичная дифракционная картина для трех видов проекционной печати. Распределение энергии падающего на фоторезист излучения пропорционально его интенсивности, и, следовательно, край изображения на резисте определяется краями дифракционной картины. В идеальном случае при контактном экспонировании дифракция отсутствует, однако это не всегда так. Расстояние между шаблоном и пластиной редко бывает менее длины волны излучения (последнее условие соответствует нахождению пластины в области геометрической тени). Кроме того, кремниевые пластины могут иметь волнистую поверхность; во избежание дифракционной картины при экспонировании используются проекционные системы с автоматическим фокусированием при отображении каждого кристалла.

Рис. 3. Возникновение стоячей волны в пленке резиста при отражении от подложки

Локальные изменения интенсивности облучения возникают также при интерференции света из-за неравенства показателей преломления фоторезистивного материала и кремниевой пластины. Во время экспонирования на плоскопараллельную однородную, изотропную и прозрачную для света пленку фоторезиста (рис. 3) падает плоская монохроматическая световая волна (луч 1). Луч 2 проходит через фоторезист и лежащую Под ним пленку окиси кремния SiO₂ и отражается от поверхности кремниевой пластины (луч 3). За счет отражения света от поверхности кремниевой пластины и границы раздела фоторезист — пленка окиси кремния SiO₂ распространяются две плоские волны. Суммирование падающей и отраженной световых волн в пленке фоторезиста приводит к образованию стоячей волны, причем огибающая функция ее интенсивности пропорциональна sin² (d*z/λ), где d — толщина пленки фоторезиста; λ — длина волны падающего света; z— текущая координата, отсчитываемая от поверхности резиста вглубь материала. Проявление позитивного резиста ускоряется или замедляется в зависимости от достижения максимума или минимума интенсивности в пленке резиста (рис. 3, в). Абсолютная величина интенсивности излучения в материале резиста также зависит и от тела свечения источника света, а также от отражательных характеристик оптической системы.

Комментарии запрещены.