NanolitografiaBc. Marián KURUC

Obsah prezentácie:

1. Úvod

2. Optická litografia

3. Litografia v extrémne ultrafialovej oblasti

4. Röntgenová litografia

5. Elektrónová litografia a SCALPEL

6. Iónová litografia

7. Záver

Úvod:• optická litografia – kľúčový element CMOS technológií• možnosť využiť pre 100nm technológiu• vyžaduje komplexnejšie masky a procesy => veľké náklady

na vybavenie• litografia „ďalšej generácie“:

• litografia v extrémne ultrafialovej oblasti• röntgenová litografia• elektrónová projekčná litografia• iónová projekčná litografia

• paralelné technológie - konvenčná optická litografia• sériové technológie

• technika skenovania sondou• jednolúčová elektrónová litografia

Optická litografia

• dominantná expozičná technika

• rozlíšenie: R=k1/NA

• hĺbka ostrosti: S=k2/(NA)2

• zmenšovanie použitím svetla s menšou vlnovou dĺžkou:• ortuťová G-čiara – 436nm

• ortuťová I-čiara – 365nm

• excimérový laser KrF – 248nm

• excimérový laser ArF – 197nm

• bezchybné optické šošovky s veľkými hodnotami NA

• fyzikálne možnosti využitia pre 100nm technológiu

Litografia v extrémne ultrafialovej oblasti (E-UV)

• nástupca konvenčnej litografie

• využíva vlnové dĺžky 10 až 15 nm

• potreba vhodnej reflexnej optiky a masiek

• využitie pre technológiu 90nm • možnosť ísť až na 40nm

• zdroj E-UV žiarenia – musí mať dostatočný výkon• synchrotrónové žiarenie

• plazmový laserový zdroj

Litografia v extrémne ultrafialovej oblasti (E-UV)

• veľké nároky kladené na optiku

• využitie multivrstvových kolektorov a zrkadiel

• zrkadlá aj masky reflexné

• výroba• depozíciou kovu na multivrstvu

• následné vytvarovanie

• dôsledná kontrola defektov mutlivrstiev počas rastu

Röntgenová litografia

• využíva vlnové dĺžky približne 1nm

• neexistencia vhodnej rontgenovej optiky => expozícia 1:1

• zdroj žiarenia:• synchrotrónové žiarenie

• plazmový laserový zdroj

• masky z relatívne hrubých štruktúr – materiály s vysokým atómovým číslom

Röntgenová litografia

• výhody:• použitie jednovrstvových rezistov

• vysoká reprodukovateľnoť

• nevýhody:• cena

• neexistencia zariadenia s dostatočnou priepustnosťou na vytváranie vzorov na maskách

• nestabilita masiek po niekoľonásobnom ožiarení

Elektrónová litografia

• využíva vlastnosti elektrónu• možnosť vychyľovania

• modulácia elektrickým a magnetickým poľom

• limit rozlíšenia pod 10nm

• spôsoby využitia:• skenovanie lúča na vytvorenie vzoru

• vytvorenie vzoru cez masku

• súčasné systémy – limitované skenovacou rýchlosťou elektrónového lúča

Elektrónová litografia

• zlepšenie priepustnosti – matica paralelných elektrónových lúčov

• veľké požiadavky na jednotlivé lúče a na optiku

• elektróny nesmú poškodzovať vzorku (E<300eV)

• spôsoby vytvorenia poľa elektrónových lúčov:• mikrostĺpce – neplanárna technológia

• mikropušky – planárna technológia

SCALPEL(Scattering with angular limitation projection)

• rozptylová projekcia s uhlovou limitáciou

• masku tvorí :• membrána – atómy s nízkym atómovým číslom

• vzory vytvorené atómmi s vysokým atómovým číslom

• projekcia 4:1

• využitie pre technológiu pod 100nm

Iónová litografia

• využíva fokusovaný iónový lúč

• sériová technika • príliš pomalá pre veľkoobjemovú produkciu

• využitie projekčného systému a masky na zvýšenie priepustnosti

• projekcia 8.7:1

• dosiahnutá rozlíšiteľnosť 50nm – možnosť ísť až na 20nm

Záver

• optická litografia – kľúčová pre paralelné spracovanie

• nástupcovia optickej litografie:• litografia v extrémne ultrafialovej oblasti –

problém masiek a zrkadiel• röntgenová litografia - cena

• elektrónová a iónová litografia – pomalé pre veľkoobjemovú produkciu