Реферат: Электрополитография. Рентгенолитография

Электронолитография основана на непосредственном создании или проекционном переносе изображения с помощью пучка электронов.

Этот метод наиболее перспективен для формирования элементов изображения, размеры которых составляют менее микрометра, и имеет несколько существенных отличий от фотолитографии.

Электронный пучок, ускоренный электрическим полем при разности потенциалов U(В), характеризуется длиной волны (нм) актиничного излучения

(1)

Так, при разности потенциалов 15 000 В длина волны составит 0,01 нм, что более чем в десять тысяч раз меньше длины волны актиничного излучения, используемого в фотолитографии. Следовательно, даже при формировании элементов размером менее 1 мкм дифракционные явления не будет оказывать существенного влияния.

Энергия кванта светаЕ у = hcfh, а при прохождении ускоряющей разности потенциалов Uэнергия электрона

Е_е = т_е с + е U(2)

где h=6,62 • 10^-34 Вт • с - постоянная Планка; т = 9,1 х 10^{-28 г - масса электрона; с = 3 • 108} м/с —скорость света в вакууме; е=1,6•10^-19 Кл- заряд электрона.

Таким образом, при λ = 0,4 мкм энергия кванта света Е_у = = 5 • 10"¹⁹ Дж, а при U=15 000 В энергия электрона Е_е = 8,33 х10^-14 Дж.

Столь высокая энергия актиничного излучения (в сто тысяч раз большая энергии кванта света) позволяет применять в электронолитографии специальные чувствительные полимерные составы, называемые электронорезистами. Электронорезисты характеризуются коэффициентом чувствительности, который определяется зарядом, образующимся при их экспонировании пучком электронов на единицу площади (Кл/см² ).

Сравнительные характеристики фото- и электронорезистов при экспонировании их электронным пучком приведены В таблице 1.

Характеристики экспонирования резистов Табли ц а1.

Актиночувствительная Разрешающая способ- Коэффициент чувст композицияность, линий/мм вительности при U=

= 15 000 В, Кл/см²

Фоторезисты:

позитивные 600 6 • 10^-4

негативные 300 (5…8) • 10^-5

Электронорезисты на

основе:

метакрилатов 1000 10^{- s} - 5 • 10^-6

силиконов 1250 10^{- s} -10^-6

При экспонировании электронорезиста происходит рассеяние электронов пучка на ядрах его атомов и орбитальных электронах. Так как толщина слоя электронорезиста обычно мала (0,3 - 1,0 мкм), пучок электронов проходит через него и рассеивается в нижележащем слое и подложке (Рисунок 1). При этом наблюдается прямое и обратное рассеяние электронов, суммарное действие которого расширяет область экспо­нирования по сравнению с первичным пучком. Так, при диаметре пучка d₀ = 50 нм, толщине слоя электронорезиста 0,5 мкм и энергии 20 кэВ диаметр рассеянного пучка электронов будет равен 200 нм. Естественно, что чем тоньше слой электронорезиста, тем больше его разрешающая способность.

При попадании электронного пучка в тонкий полимерный слой электроны при упругих и неупругих столкновениях теряют свою энергию. Эти процессы и называют рассеянием электронов. При таком рассеянии возникает поперечный поток электронов в направлении, перпендикулярном направлению падающего пучка. При прохождении пучка электронов в подложку в ней также происходят рассеяние и отражение электронов (обратное рассеяние).

Характеристики рассеяния зависят от энергии, тока и геометрии электронного пучка, толщины слоя электронорезиста и материала подложки. Обратное рассеяние оказывает влияние на экспонирование электронорезиста. Поэтому участки слоя электронорезиста, нанесенные на различные по составу слои, получают разные дозы облучения и будут проявляться по-разному.

Характеристиками рассеяния электронов в слое электронорезиста определяется форма клина проявления, которая зависит также от энергии воздействующих электронов, типа электронорезиста (позитивный или негативный), его толщины и состава слоев осажденных на подложку.

Рисунок 1. Рассеяние пучка электронов в слое электронорезиста и подложке:

1 — первичный пучок электронов, 2 - слой электронорезиста, 3 - подложка, 4 — область прямого и обратного рассеяния электронов

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--