Изготовление фотошаблонов. Методы изготовления фотошаблонов, страница 4

Установка может работать как на эмульсион­ных фотопластинках, так и на фоторезисте. Экспонирование фоторезистивной заготовки фотошаблона позволяет получить более высокую точность координат границ элементов топологии, что объясняется отсутствием размытости края рисунка у фоторезиста в отличие от фотоэмульсии, где размытость края может составлять от долей до единиц микрона.

Рис.   8.11.    Схема    генератора изображений : 1 - лампа-вспышка; 2 - конденсорная система линз; 3 - щелевая наборная диафрагма; 4, 5, 6 - элек­тродвигатели управления соответ­ственно шириной, длиной щели и углом поворота щелевой диафрагмы;                   7 - объектив; 8, 9 - интерферометрические дат­чики перемещений координатного стола по осям х и у; 10 - координатный стол; 11 - сервоэлектродвигатели перемещения координатного стола; 12 - программное ус­тройство;   13 - ЭВМ.

Электронолитография. В связи   с   физическими   ограничениями   оптического   метода микрогравировки, проявляющимися прежде всего в ограниченной разрешающей способности и малой глубине резкости при работе вблизи предела разрешения, был поставлен вопрос об использовании электронных пучков для экспо­нирования резистивных пленок, т. е. о разработке метода электронолитографии. Применением в микроскопии электронных пучков, ускоренных до энергий 10—100 кэВ, дает возможность значительного (на несколько порядков) увеличе­ния разрешающей способности.

 Преимущества электронолитографии заключаются не только в более высокой разрешающей способности, но и в возможности ав­томатизировать процесс, использовав ЭВМ, и в результате значи­тельно повысить производительность труда на микрогравировке, обеспечив более высокую точность и экономичность результатов. Пучки электронов, ускоренных в электрическом поле, обладают аналогично световым пучкам волновыми свойствами и с помощью специальных электростатических или магнитных линз могут быть  сфокусированы на некоторую малую площадку. Минимальный диаметр этой площадки так же, как и в световой оптике, зависит от линейных размеров источника излучения* (крос­совера), энергии электронов и свойств линз. Если размер источника мал — точечный источник, — размер сфокусированного пятна ог­раничивается дифракционным пределом. В световой оптике мини­мальный диаметр центрального диска  в сфокусированном   пятне

Энергия движущегося электрона

где т — масса электрона; v — скорость движения электрона; е — заряд электрона; V — разность потенциалов на пути, пройденном электроном в процессе ускорения.

Любая элементарная частица массы т, движущаяся с некоторой скоростью v, может характеризоваться длиной волны X, которая может быть подсчитана по формуле

где h — постоянная Планка.

Для движущегося электрона из (13.36) получаем

Подставляя постоянные величины в формулу (33.39), получаем следующее выражение для длины волны электрона, ускоренного в поле с разностью потенциалов V [В].

Таким образом, для  V =15∙103 В длина волны электрона составляет величину 0,01 нм.

Для электронолитографик, когда λ на несколько порядков меньше, высокое разрешение можно получить при очень малых апертурах. В результате глубина резкости сфокусированного электронного пучка может составлять 25-100 мкм, что позволяет получать одинаково резкие изображения по всей площади (искрив­ленной) пластины.

Необходимо заметить, что в результате сферической аберрации электронно-оптических систем площадь сканирования электронным лучом плоской поверхности при заданном уровне допустимых иска­жений   ограничена.   Для   систем,   имеющих  разрешение  порядка 0,1 мкм, площадка сканирования не превышает 5х5 мм.

Установка для экспонирования резиста сфокусированным пуч­ком электронов. Схема установки  приведена на рис.  13.16.

Рис. 13.16. Схема установки   для электронолитографии: 1 — устройство считывания;  2—устройство для управления экспонированием; 3—устройство для автоматического управления совмещением; 4— устройство для уп­равления механическим перемещением; 5 —система управления; 6 — контрольно-измерительный прибор с электронно-лучевой труб­кой; 7— устройство управления сканированием; 8 — детектор обратного рассеяния элек­тронов; 9 — привод двигателя; 10 — счетчик импульсов; 11 — устройство для управ­ления запиранием—отпиранием луча; 12— система отклонения; 13 — двигатель; 14 — электронная пушка; 15 — электронный луч; 16 — электронные линзы; 17 — устройство от­клонения луча; 18 — камера экспонирования; 19 — подложка; 20 — детектор вторичных электронов; 21 — источник питания электронной пушки; 22 — устройство для возбуждения конденсорной линзы; 23 — камера замены подложки; 24 — откачивающие насосы; 25 — флюоресцентный экран; 26 — электронно-оптическая колонна; 27 — электронно-вычисли­тельная машина.

Установка состоит из электронно-оптической   колонны, содер­жащей электронную пушку, систему фокусирования и отклонения пучка и предметного столика, имеющего перемещения по координат­ным осям х, у от шаговых электродвигателей с точностью ±0,5 мкм,   и устройство для его вращения с целью ориентации пластины.

Управление электронным пучком: включение и отключение его в процессе сканирования, и управление столиком осуществляются с помощью программного устройства и управляющей ЭВМ. Ускоряющее напряжение равно 30 кВ, минимальная ширина ли­лии экспонирования около 0,1 мкм (при токе пучка 10-8 А). Скорость сканирования составляет 100, 200 или 400 мм/сек, максимальная площадь сканирования 2x2 мм,максимальная площадь обработ­ки 50х50 мм..В этом случае площадь экспонируемой структуры разбивается на квадраты размером 2х2 мм и для каждого квадрата составляется самостоятельная про­грамма экспонирования с таким расчетом, чтобы рисунки отдельных квадратов образовали структуру микросхемы  большой площади. Таким образом, схема развертки растрового микроскопа позво­ляет экспонировать при очень высоком разрешении значительные поля, что особенно важно при экспонировании структур сверхболь­ших интегральных микросхем, содержащих несколько тысяч ком­понентов в одной схеме.

На установке предусмотрена система для ориента­ции экспонируемой фигуры относительно специальных реперных меток. При движении пучка от нулевой точки число шагов фиксируется счетчиком. Когда пучок достигает реперной метки, в цепи специального детектора отраженных электронов возникает сигнал.

Таким образом электронолитография позволяет непосредственно создавать эталонный фотошаблон (одноступенчато).