2. Передача изображения шаблона оптической
системой.
Модуляционная передаточная функция
MПФ (
const )
I m ax
I m in / I m ax
I m in
2
МПФ ( )
2
arc co s
1
o
ν=1/(а+b) пространственная
частота
o
o
1/ 2
3. Основные параметры проекционных линз.
f - фокусное расстояние
D — диаметр апертуры
- апертурный угол
n – показатель преломления
Числовая апертура
NA = nsinα=D/2f
Глубина резкости
Δf= λ/(2(NA) ) 2
При λ=300нм, NA=0,35 Δf<1.5 мкм
.
По критерию Релея разрешение объектива W =kλ/NA
k≥ 3 для резистов , формирующих изображение в верхнем
поверхстностном слое ;
k≥ 0.5 для многослойных резистов ;
k≥ 0.75 для однослойных резистов ;
k≥ 1.1 для резистов на отражающей поверхности (например на
Al) ;
Практическим разрешением считается
Wпракт=1.83λ/NA
4. Влияние типа источника излучения на МПФ
шаблон
шаблон
i
Когерентный источник
из условия дифракции
n(a+b)sinΘ=Nλ, при N=1
nsinΘ/v = λ
v=nsinΘ/λ,если Θ=
vmax=nsin
, то
/λ=NA/λ=v0
Некогерентный источник
n(a+b)(sin
, ≤
vmax =(2nsin
+ sinΘ)=λ, если
, то
)/ λ =2v0
6. Формирование скрытого изображения в резисте
Поглощение света по закону БугераЛамберта:
I(x ,t)
I(x ,t) α
x
где α- коэффициент поглощения
α
AM (x, t)
;
B
Изменение концентрации М(x,t) ингибитора по
глубине резиста x при экспонировании
M
I(x , t) M (x , t) C
t
Распределение ингибитора в резисте по глубине
при разных энергиях экспонирования
где С-светочувствительность
резиста
Резист AZ1350j A=0.86 мкм-1 B=0.07 мкм-1
C=0.018 cм-1мДж λ=404,7нм
7. Интерференция.
При нормальном падении для
световой волны с единичной
амплитудой
E2(x)=E2 sin(wt – kx+f)
амплитуда отраженной волны
E3 (x) = E2 sin[wt – k(2d-x)+f+π]
для стоячей волны
E23(x) = 2 E2 sin[k(d-x)]cos(wt- kd+f)
Огибающая функция для
интенсивности стоячей волны
I23 =4I2sin2[k (d-x)].
Расположение экстремумов при
измерении от подложки :
2 N1 1
3
max
n(d
x)
;
;....
4 4
4
n d
x
2
; ;...; N 1
min
2
N1
0,1, 2...
9. Профили резиста
Профиль резиста dy
dy
dE
dx
dE
dx
dy
,где
-определяется режимом
dE
E0
dE
2NA
проявления
1
2
f NA
k
2
dx
определяется оптической системой
Скорость поглощения
dE
dt
hc
dI
dx
x
Доза экпонирования
Q
hc
I x
t
x
H хим . превр .
10. Механизм проявления.
• По закону Фика уравнение
растворения массы полимера dm
за время dt с поверхности S
dm
D
Ns
N0
S
hc
A
dt
NA
• D- коэффициент диффузии
молекул полимера
• А- молекулярная масса полимера.
• Прирост концентрации dN
растворенного полимера
dN
NA
dm
A V
• где V-объем жидкости.
После интегрирования
ln
Ns
N0
Ns
D St
V hc
• Скорость проявления
R
dx
NsA
D
dt
NA
hc
exp
D St
V hc
D
RT
11. Установки проекционной печати
Схема сканирующего
литографического
устройства
с уменьшением на основе
преломляющей оптики
1- ртутная лампа
2-щель
3-фильтр
4-шаблон
5-пластина
6-первное зеркало
7-второе зеркало
Оптическая схема располоржения
зеркал
1- направление
перемещения шаблона
2-шаблон в масштабе 1:1
3-источник света
4-стигматическое поле
5-спец.щелевой
конденсатор
6-первное зеркало
7-второе зеркало
8-направление
перемещения пластины
9-пластина
12. Выводы...
...существует 2 типа фотолитографии :
теневого экспонирования.
проекционные с преломляющей оптикой
и отражающей оптикой.
При теневом экпонировании главными недостатками
являются повреждение фотошаблона и органическая
совмещаемость.
В проекционных системах исп. линзы или зеркала, позволяющие проецировать рисунок
фотошаблона на квадратное поле 20*20 мм или на полоску(1.5 мм) которая затем сканируется на
пластике.
Пять ключевых требований к пошаговым системам экспонирования:
хорошее совмещение отдельных кристаллов ;
точный лазерный координатный стол ;
возможность изменения координатной сетки ;
малая площадь, занимаемая установкой экспонирования в чистой комнате;
производительность около 40(250-мм) пластин в час.
Разрешение улучшается при использовании более коротковолнового излучения(ДУФ) и объектива с
большим NA .К сожалению глубина фокуса также уменьшается с увеличением NA и определение
местоположения каждого кристалла требует дополнительной фокусировки.
В этом случае неплоскостность пластин, неровный топографический рельеф, а также сама толщина
резиста могут привести к невозможности получения субмикронных структур. Для того, чтобы
скрытое изображение находилось в фокусе , необходимо использовать метод формирования
изображения в поверхностном слое резистной пленки. Расфокусировка ведет к быстрому
искажению изображения , а также к уменьшению интенсивности дифрагированного на рисунке
фотошаблона света , что требует увеличения времени экспозиции.
