Патент на изобретение №2183040
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ПРОЕКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ЛИТОГРАФИИ
(57) Реферат: Изобретение относится к области электронно-лучевой обработки объектов. Техническим результатом является повышение качества нанесения рисунка и упрощение технологического процесса проекционной электронно-лучевой литографии за счет того, что алмазная пленка является многоразовой, устойчивой к действию воздуха, позволяет снимать большие плотности тока с поверхности и обладает малыми энергией и разбросом энергий электронов вторичной эмиссии, что способствует уменьшению хроматических аберраций в системе. Устройство состоит из источника излучения, генерирующего электроны, столика с маскированной мембраной, выполненной в виде избирательно активированной алмазной пленки, ускоряющего электрода, систем электронной оптики и коррекции изображения, столика с образцом с нанесенным на последний слоем резиста. Система расположена в вакуумированной камере. Столики крепления алмазной мембраны и образца могут быть снабжены системами юстировки и перемещения. Ускоряющий электрод, выполненный в виде сетки, может двигаться в своей плоскости. Источник излучения может быть выполнен в виде источника электронов или источника ультрафиолетового излучения. Алмазная пленка может быть нанесена на подложку из материала, прозрачного для генерирующего электроны излучения. 3 з.п.ф-лы, 1 ил. Изобретение относится к области электронно-лучевой технологии, а именно к нанесению субмикронных рисунков в технологии изготовления полупроводниковых устройств при помощи проекционных электронно-лучевых систем. Существуют два основных способа формирования изображения при изготовлении микроэлектронных полупроводниковых устройств – это электроннолучевая и оптическая литографии. В настоящее время оптическая литография занимает лидирующее положение, но метод уже находится вблизи порога, за которым дальнейшее увеличение разрешения будет практически невозможно из-за большой длины волны света и экономически невыгодно. В электронно-лучевом методе литографии [1, 2] изображение на поверхности резиста (чувствительного слоя, нанесенного на обрабатываемую пластину) формируется путем засвечивания последнего электронами. Известны два метода формирования изображения на поверхности образца. Первый состоит в сканировании поверхности сфокусированным электронным пучком. Основной недостаток этого метода – очень малая производительность, не позволяющая применять технологию в массовом производстве. Второй метод схож с оптическим методом теневой печати. Изображение сначала формируется на маске (шаблоне), на которую нанесен рисунок и фотоэмиттирующее покрытие [3]. При облучении маски с тыльной стороны фотонами необходимой энергии будет происходить эмиссия электронов с облученных участков, имеющих открытое фотоэмиттирующее покрытие. Далее электроны ускоряются однородным электрическим полем и фокусируются при помощи средств электронной оптики на поверхность экспонируемого образца. Таким образом, рисунок, предварительно нанесенный на маску, переносится на обрабатываемую поверхность. В приведенной системе обыкновенно используемые фотокатоды, содержащие Cs (например, слой Csl, нанесенный на протравленную по форме нужного рисунка пленку Сr), которые недолговечны и неустойчивы к воздействию атмосферы, а потому непригодны к длительному использованию. Наиболее близким по техническому существу является устройство проекционной электронно-лучевой литографии, содержащее вакуумированную камеру, в которой расположен источник излучения, генерирующий свободные электроны, установленный в зоне излучения столик с маскированной мембраной, обращенной к источнику излучения тыльной стороной и выполненной из материала с отрицательным сродством к электрону, системы электронной оптики и коррекции изображения, воздействующие на эмитированные мембраной электроны и столик с образцом, на который нанесен слой резиста, взаимодействующий с эмитированными мембраной электронами (5). Недостатком этого устройства является низкое качество нанесения рисунка и сложность процесса, вызванная недолговечностью мембраны, изготовленной из нестабильных соединений на основе Cs. Задачей, решаемой изобретением, является повышение качества нанесения рисунка и упрощение технологического процесса проекционной электронно-лучевой литографии. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве проекционной электронно-лучевой литографии, содержащем вакуумированную камеру, в которой расположен источник излучения, генерирующий свободные электроны, установленный в зоне излучения столик с маскированной мембраной, обращенной к источнику излучения тыльной стороной и выполненной из материала с отрицательным сродством к электрону, системы электронной оптики и коррекции изображения, воздействующие на эмиттированные мембраной электроны и столик с образцом, на который нанесен слой резиста, взаимодействующий с эмитированными мембраной электронами, мембрана выполнена в виде избирательно активированной алмазной пленки. В качестве источника излучения может быть использован источник электронов или источник ультрафиолетового (УФ) излучения. Мембрана может быть нанесена на подложку из материала, прозрачного для генерирующего электроны излучения. Выполнение мембраны в виде избирательно активированной алмазной пленки обеспечивает повышение качества нанесения рисунка за счет ее механической прочности, устойчивости к действию воздуха, высокой теплопроводности, возможности снимать большие плотности тока с поверхности, малого разброса энергий электронов вторичной эмиссии, что способствует уменьшению хроматических аберраций в системе. Кроме того, она может использоваться многократно. Основная идея устройства состоит в следующем. Электроны однородно по всей поверхности генерируются в зоне проводимости алмаза за счет внешнего источника излучения, генерирующего электроны, например, широкоаппертурного пучка электронов или УФ-излучения. На активной (эмитирующей) поверхности нанесен требуемый рисунок в виде пленки любого материала, не обладающего отрицательным электронным сродством. Эмиссия электронов будет происходить только с алмазной поверхности. Кроме того, поскольку гидрогенизированная поверхность алмаза имеет наиболее низкую работу выхода, то в качестве маски может быть использована дегидрогенизированная поверхность того же алмаза. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства. Устройство расположено в вакуумированной камере. Источник излучения 1 генерирует поток электронов 2, проецирующийся в виде пятна на тыльную сторону маскированной мембраны 3 из алмазной пленки, зафиксированной на столике 5. Часть поверхности 4 мембраны активирована, например гидрогенизована – наводорожена, т.е. покрыта монослоем атомов водорода. Эмиссионные свойства алмазной пленки в гидрогенизованных областях при этом значительно лучше, чем в областях, свободных от адсорбата. Фактически, участки чистого алмаза не эмиттируют вовсе. То есть, активированные участки эмитируют электроны малой (порядка 0.1-0.2 эВ [6]) энергии. При облучении мембраны 3 с тыльной стороны электронами подходящей энергии, с активированных участков с другой стороны будет происходить вторичная электронная эмиссия со значительным (вплоть до 100%) выходом вторичных электронов 6. Для ускорения вторичных электронов до нужных энергий может применяется вытягивающий электрод 7, который может быть выполнен в виде перемещающейся в своей плоскости, либо неподвижной сетки. Сформированный таким образом рисунок переносится на поверхность образца при помощи системы электронной оптики 8 в масштабе 1:1 или с уменьшением. На пучок электронов воздействует также система коррекции изображения 8а, установленная для компенсации неточности взаимного расположения мембраны и образца или иных эффектов. После прохождения электронами системы электронной оптики и коррекции изображения они взаимодействуют с резистом 9, нанесенным на поверхность образца 10, закрепленного на столике 11. Столики крепления мембраны и крепления образца могут быть снабжены устройством юстировки и системой перемещения для реализации сканнерного режима, при котором оба столика движутся с постоянными скоростями, пропорциональными фактору уменьшения. Устройство помещено в откачанный до степени высокого вакуума (не менее 10-6 Тор) объем. Монтаж мембраны из алмазной пленки при этом может производиться на воздухе. Для удаления рисунка маска стравливается или просто обрабатывается в водороде. Таким образом, однажды выращенная пленка с заданными характеристиками может использоваться многократно, что также облегчает технологический процесс. Предлагаемая установка имеет следующие преимущества перед известными установками проекционной электронно-лучевой литографии электронов: 1. Предлагаемая установка обладает возможностью многократного применения эмиттирующей пленки, так как по сравнению с фотокатодами эксплуатируемая в предлагаемой установке алмазная пленка нечувствительна к действию воздуха. 2. Предлагаемая установка обеспечивает большую плотность тока, снимаемого с поверхности. 3. Электроны, выходящие с поверхности используемой в предлагаемой установке в качестве эмиттера вторичных электронов алмазной пленки, обладают низкими энергиями и малым энергетическим разбросом, что способствует уменьшению влияния хроматических аберраций на разрешающую способность устройства. Литература 1. Валиев К.А. Физика субмикронной литографии. М.: Наука, 1990. 2. Броудай И. , Мерей Дж. Физические основы микроэлектроники. М.: Мир, 1985 г. 3. Патент US 5395738: Electron lithography using a photocathode, H 01 J 37/317, 1995. 4. Патент WO 99/48129: Tandem optical scanner/stepper and photoemission converter for electron beam lithography, H 01 J 37/317, 1999. 5. Патент US 5932966: Electron sources utilizing patterned negative electron affinity photocathodes. H 01 J 40/06, 1999. 6. J.E. Yater, A. Shih, J. Appl. Phys., 2000, v. 87. n.11, p. 8103-8112. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 17.03.2005
Извещение опубликовано: 20.02.2006 БИ: 05/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
