Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
Департамент «ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ»
Реферат
Электронная литография
Выполнила:
студентка группы И-303
Гимадеева Л. В.
Екатеринбург
2013
Содержание
Введение……………………………………………………………………………………………2
Основные принципы работы…………………………………………………………………….3
Электронные резисты, взаимодействие электронов с резистом и материалом подложки…………………………………………………………………………………………….5
Технологические операции процесса электронно-лучевой литографии………………...6
Сканирующая и проекционная литография…………………………………………………..7
Достоинства и недостатки метода………………………………………………………………8
Заключение………………………………………………………………………………………….9
Список литературы ….…………………………………………………………………………...10
Приложение………………………………………………………………………………………..11
Введение
Литография является технологией, основанной на физико-химическом принципе, который позволяет получить под давлением оттиск нужной поверхности.
В области микроскопии, литография - универсальный способ получения изображения элементом микросхемы на кристалле полупроводника (в микроэлектронике применяется при изготовлении полупроводниковых приборов, интегральных микросхем, а также некоторых сверхпроводниковых наноструктур).
Она делится на три основных вида: оптическую, рентгеновскую и электронную.
Электронно-лучевое экспонирование:
- выполняется в специальных вакуумных установках;
- легко автоматизируемый процесс;
- позволяет получить более 105 элементов на кристалле.
Основные принципы работы
Остросфокусированный электронный пучок, отклоняемый магнитной системой, прорисовывает нужные конфигурации на поверхности чувствительного к электронному облучению резиста, нанесенного на подложку. Управление электронным пучком производится изменением токов в отклоняющих магнитных системах, управляемых компьютером.
Засвеченные облучением участки резиста полимеризуются, приобретая нерастворимость. Далее незасвеченные участки смываются подобранным растворителем. Через полученные окна производится вакуумное напыление подходящего материала, например, нитрида титана или металлов. Полимеризованный резист смывают другим растворителем, после удаления подложки окончательно формирует маску для использования в фотолитографии.
Создание субмикронной топологии требует фокусировки электронного луча в пятно диаметром около 0,01 мкм. При таких линейных размерах элементов топологии сканирование и прерывание электронного луча можно проводить только при использовании ЭВМ. Система управления при этом работает на частотах в несколько мегагерц.
Рис.1 Принципиальная схема электронно-лучевой литографической установки
Уменьшение диаметра электронного пучка до указанных размеров требует использования термоэлектронных пушек с плотностью тока более 104 А/м2 и электронно-оптических немагнитных линз. Угловое сканирование электронного луча при этом ограничивается, т. е. ограничивается площадь, которую можно обработать, не меняя позицию пластины до величины порядка 10 мм. Пластина при электронно-лучевой литографии помещается обычно под электронным лучом на координатном столике (рис. 1). Для совмещения с топологическим рисунком предыдущего уровня обычно используются знаки совмещения, вытравленные предварительно в подложке. Положение этих знаков определяется по вторичным и обратно рассеянным электронам.
Электронные резисты, взаимодействие электронов с резистом и материалом подложки
К резистам, применяемым в электронно-лучевой литографии, предъявляются такие же требования, как к фоторезистам в фотолитографии. В электронных резистах обычно происходят процессы расщепления цепочки в молекулах полимера под действием ионизирующего излучения (электронного пучка). При этом происходит уменьшение молекулярного веса полимера и он становится растворимым в специальном растворителе, не действующем на высокомолекулярный материал. Такие полимеры называются позитивными электронными резистами. В негативных электронных резистах под действием облучения электронами происходят процессы образования поперечных связей в молекулах полимера и формирования сложной трехмерной структуры. Необлученные участки полимера при этом имеют значительно меньший молекулярный вес по сравнению с облученными и удаляются путем растворения. При проникновении электронного луча в резист и подложку происходит взаимодействие электронов с веществом, их упругое и неупругое рассеяние (рис. 2).
Рис. 2. Основные виды взаимодействия электронов с веществом
Таким образом, доза экспонирования одного участка пластины воздействует на процесс экспонирования соседних областей, что приводит к размытию профиля распределения энергии экспонирования. Это явление в электронно-лучевой литографии получило название эффекта близости.
Технологические операции процесса электронно-лучевой литографии
Формирование элементов топологии заданных размеров, как правило, требует нескольких перемещений электронного луча, при этом промежутки между двумя соседними положениями луча равны половине ширины луча. Луч в электроннолучевой литографии имеет обычно гауссово распределение интенсивности. Различают два основных метода формирования электронным лучом топологии ИС — векторное и растровое сканирование.
При векторном сканировании луч направляется в заданное по программе место на схеме, он включается и выключается. После окончания сканирования одного участка пластины происходит перемещение координатного столика в плоскости XY так, чтобы в поле действия электронного луча попал следующий участок. В системе векторного сканирования необходимо использование сложной электронной оптики, позволяющей с субмикронной точностью осуществлять перемещение электронного пучка.
Растровое сканирование, наоборот, требует прецизионного перемещения координатного столика, поскольку в этом методе электронный луч непрерывно сканирует по полю малого размера (обычно несколько десятков микрон).
Векторная сканирующая система позволяет формировать топологию ИС при помощи электронного луча изменяемой формы. Электронному лучу, проходящему через апертуру, придается определенная форма. Вторая апертура, встречающаяся на пути луча, формирует электронный пучок определенной геометрической формы в плоскости его сечения. Этот способ позволяет значительно увеличить производительность метода электронно-лучевой литографии и довести время формирования изображения на пластине диаметром 125 мкм до нескольких минут, т. е. увеличить его на порядок. Повышение производительности может быть достигнуто с помощью одновременной обработки пластин несколькими электронными лучами
Рис.3 Схематическое сравнение образования структур при векторном (а) и растровом сканировании:
I — размер пучка электронов; 2 — путь пучка электронов.
Сканирующая и проекционная литография
Имеются две системы электронно-лучевой литографии – сканирующая и проекционная.
В сканирующей электронно-лучевой литографии резист экспонируется (сканируется) последовательно перемещаемым в плоскости рисунка фокусированным пучком электронов. Управление электронным лучом производится по определенной программе с помощью компьютера, поэтому не нужно применять какие-либо шаблоны или маски, но последовательное сканирование всего рисунка увеличивает время экспонирования.
В проекционной электронно-лучевой литографии широкий нефокусированный поток электронов используется для получения всего рисунка в течение одной экспозиции. В такой системе фотокатод расположен на поверхности оптической маски с заданным рисунком. Ультрафиолетовые лучи облучают фотокатодный слой через маску, что вызывает эмиссию электронов с фотокатода в облученных местах рисунка. Эти электроны проецируются на поверхность резиста с помощью однородных электростатических и магнитных полей. В результате на всей площади подложки рисунок создается за одну экспозицию.
Достоинства и недостатки
Применение электронно – лучевой литографии позволяет:
Существенным недостатком электронно-лучевой литографии является её малая производительность по сравнению с оптической.
Заключение
Электронная литография – один из перспективных, но пока ещё достаточно сложный и дорогостоящий для коммерческого применения метод создания и промышленного производства самых различных устройств и компонентов устройств, позволяющий достигнуть разрешения в 1 нм.
Существует проекционная и сканирующая литография.
Процесс проведения и система изменяются с развитием науки, и можно с уверенностью сказать, что разработки найдут своё достойное применение в различных областях нанотехнологий, тк. литографию можно использовать при создании наноустройств для компьютерной техники, в производстве высокоэффективных солнечных батарей, и даже при создании кантилеверов для атомно-силовой микроскопии. (см. Приложение)
Список литературы
Статьи по электронной литографии: [электронные ресурсы]
Приложение
Американские учёные в недавно опубликованной работе в журнале NanoLetters предложили использовать в качестве источника электронов тонкие плёнки излучателей β-электронов, как, например, 63Ni и Be3H2, придумав методу яркое название SPEL (self-powered electron lithography).
Наноструктуры, полученные метом SPEL.
A) Зависимость потока электронов от толщины используемой плёнки источника. (B) Сравнительная характеристика время облучения – облачаемая площадь для SPEL метода с использованием 63Ni и Be3H2 и электронной литографии.