Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

Содержание

1. Введение
2. Основные термины
3. Литография
4. История развития литографии
5. Проблема литографии
6. Используемая литература

Введение
 В данной работе рассматривается технология литографии и история ее развития. Также рассматриваются основные технологические операции для получения кислотостойкой маски и проблемы современной литографии.

Основные термины

1. Нанолитография – способ массового изготовления интегральных схем с использованием в литографическом оборудовании источника экстремального ультрафиолетового излучения.
2. EUV-диапазон – экстремальный ультрафиолетовый диапазон длин.

Литография¹
 Сегодня микроэлектроника является одним из основных направлений научно-технического развития наиболее развитых мировых держав. А уровень развития и объемы производства ее ос¬новных изделий - интегральных схем (ИС) во многом определяет оборонный, экономический и культурный потенциалы страны.
 Основной идеей любого из видов литографии является получение кислотостойкой двумерной защитной маски на поверхности какого-либо подслоя. Если эта маска будет обладать необходимой конфигурацией, то ее можно использовать как шаблон для
локального воздействия на подслой в ходе следующей технологической операции.
 Все основные технологические операции можно разделить на несколько больших групп:

• подготовка поверхностей для предстоящей обработки;
  
• нанесение слоев (окисление, осаждение, распыление);
  
• изменение рельефа слоев (травление, планаризация);
  
• изменение электрофизических свойств слоев (ионная имплантация, диффузия);
  
• создание маски для последующей локальной обработки (ФЛ);
  
• вскрытие контактных площадок в слое пассивации готовых микросхем;
  
• функционального тестирования микросхем на пластине с целью определения их соответствия требуемым рабочим характеристикам (годности) и отбраковки негодных схем;
  
• сборки микросхем на кристалле в корпус;
  
• функционального тестирования корпусированной ИМС.

История развития литографии
 Наиболее быстрыми темпами литография стала развиваться с 1970-х годов.
 В 1992 году был преодолен барьер в 0.35 мкм, для этого использовалась i-линия ртутной лампы высокого давления с длиной волны 365 нм. Дальнейшее уменьшение критических размеров на пластине происходило за счет сокращения длины волны источника излучения. В 1996-98 г. в качестве источников излучения начали использовать излучение эксимерных лазеров на KrF и ArF, что позволило сократить длину волны излучения до 248 нм и 193 нм соответственно. Благодаря переходу на источники излучения, действующие в спектре глубокого и экстремального ультрафиолета (УФ), с длиной волны 248 нм (эксимерные KrF-лазеры) и193 нм (эксимерные ArF-лазеры), стало возможным получать 45-нанометровые линии, а это уже четверть длины волны. При использовании иммерсионных жидкостей этот показатель может достигнуть значения в одну шестую λ.
 С момента появления литографии в основном ее совершенствование продвигалось по пути уменьшения длины волны экспонирующего излучения. В современной ситуации это невозможно, поэтому прибегают к другим методам совершенствования процесса фотолитографии. При дальнейшем уменьшении размеров элементов мы сталкиваемся с целым рядом проблем, которые свидетельствуют о наступлении предела возможностей современной фотолитографии.

Проблемы литографии
 Актуальные проблемы фотолитографии:

1. Увеличение сопротивления областей транзистора, уменьшить которое легированием уже не представляется возможным;
2. Увеличение паразитных емкостей и токов утечки при приближении элементов друг к другу;
3. Ярко выраженные эффекты дифракции и аберрации на зеркалах установок, несмотря на то, что они обработаны со средними квадратичными отклонениями не более 0,1–0,3 нм, и совершенством поверхности не хуже, чем λ/20, что соответствует 0,5 нм.;
4. Проблемы создания источников излучения. До сих пор не удалось создать источника излучения с длиной волны 157 нм на эксимерных лазерах. Альтернативой эксимерным лазерам служит построение источника излучения с длиной волны 13.5 нм на EVL лазере. Для генерации излучения с длинной волны 13.5 нм сегодня используются двухкомпонентные лазер – плазменные источники,
состоящие из мощного YAG лазера (0.1 – 1 ТВт, 1000 нм, 100 Гц) и мишени.
 Проблема создания EUV² лазера в настоящее время не решена. В качестве мишени можно использовать металлические мишени или мишени, представляющие собой сверхзвуковые струи инертных газов. Удар лазера по мишени вызывает в последней интенсивные процессы разрушения – абляции, с переходом вещества мишени в плазменное состояние, которая и является ярким источником EUV излучения.


рис. 1. Плазменное облако – источник EUV

 Металлические мишени характеризуются высоким коэффициентом отдачи, но и высоким коэффициентом «мусорообразования»: при воздействии лазера на мишени происходит локальное разрушение мишени с образованием кратера, который развивается со скоростью порядка 150 м/с в результате чего частицы мишени попадают на первое зеркало,загрязняя его.



рис. 2. Динамика зарождения кратера на поверхности мишени

5. Излучение с длиной волны порядка 13 нм активно поглощается практически всеми материалами и атмосферой в частности, следовательно, возникает проблема создания зеркал для проекционной фотолитографии;
6. ИВследствие активного поглощения атмосферой необходима организация вакуумированых технологических циклов, что сопряжено с массой трудностей реализации.
Демпфирование и амортизация вибраций, создаваемых вакуумными насосами и приводами предметных столов, является очередной конструкторской задачей, при требуемых точностных параметрах совмещения ФШ и пластин;
7. Существенно возрастает сложность технологической коррекции, учета эффектов «близости», рельефа подстилающей поверхности и неоднородном отражении от нее, вследствие оптических явлений и неоднородных коэффициентов отражения;
8. Экспоненциально растет информационная емкость технологических файлов, их объем достигает сотен Гб.

Используемая литература
1. Жабрев В.А., Основы субмикронной технологии : Учеб. пособие / В. А. Жабрев, В. И. Марголин, В. А. Мошников ; М-во образования РФ. С.-Петерб. гос. электротехн. ун-т "ЛЭТИ", СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2001.
2. Лыньков Л.М., Субмикронная литография / Л. М. Лыньков, С. Л. Прищепа; М-во образования Беларусь. Белорус. гос. ун-т информатики и радиоэлектроники. Науч.-исслед., Минск, 1999.
3. Баканов Г.Ф., Фотолитография, М-во образования РФ,СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2002.