Устройство проекционной электронно-лучевой литографии

 

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

1. 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 эмиттированные мембраной электроны и столик с образцом, на который нанесен слой резиста, взаимодействующий с эмиттированными мембраной электронами, отличающееся тем, что мембрана выполнена в виде избирательно активированной алмазной пленки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источником излучения является источник электронов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источником излучения является источник ультрафиолетового излучения.

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что мембрана нанесена на подложку из материала, прозрачного для генерирующего электроны излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вакуумной ионно-плазменной технике, предназначенной для нанесения покрытий при их одновременном облучении ускоренными ионами и используемой для модификации поверхностей материалов и изделий в машино- и приборостроении, в инструментальном производстве и других областях

Изобретение относится к плазменной технике и предназначено для нанесения различных покрытий на поверхность диэлектрических материалов, преимущественно листовых, с большой площадью поверхности

Изобретение относится к области электронной техники и может найти применение при изготовлении интегральных схем с большой информационной емкостью методом литографии, а также в других процессах прецизионной обработки поверхности материалов ионным лучом, например нанесение на субстрат рисунков с изменением в нем поверхностных свойств материалов, в частности изменение типа проводимости в полупроводниковых материалах путем внедрения легирующих ионов, изменение других физических свойств материала за счет внедрения одноименных и инородных ионов, создание на поверхности новых слоев в результате осаждения атомов вещества из окружающих паров облака под влиянием падающих ионов, удаление вещества с поверхности субстрата в результате его распыления
Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в любой отрасли для улучшения электрофизических, химических и механических свойств поверхности изделий

Изобретение относится к устройствам получения интенсивных ионных пучков и может быть использовано в установках имплантационной металлургии для увеличения глубины ионной имплантации (ИИ)

Изобретение относится к радиационному материаловедению и предназначено для улучшения электрофизических, химических и механических свойств поверхности изделий из различных материалов

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно к устройствам для получения химически активных частиц, а еще точнее, к генераторам атомарного водорода

Изобретение относится к радиационному материаловедению и предназначено для изменения механических, химических, электрофизических свойств приповерхностных слоев металлов, сплавов, полупроводников, диэлектриков и других материалов путем нанесения покрытий или изменения состава поверхностных слоев ионной имплантацией

Изобретение относится к плазменной технике и предназначено для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов и их соединений на поверхность твердых тел

Изобретение относится к способу изготовления подложки, снабженной слоем резиста с рельефной структурой, воспроизводящей дифракционную структуру

Изобретение относится к устройству имплантации ионов азота в деталь (5) из алюминиевого сплава и способу обработки алюминиевого сплава и может найти применение в области обработки пластмасс при изготовлении пресс-форм из алюминиевого сплава

Изобретение относится к устройству и способу для изменения свойств трехмерной фасонной детали (2) посредством электронов, содержащему по меньшей мере один ускоритель (3а; 3b) электронов для генерирования ускоренных электронов и два окна (5а; 5b) выхода электронов, при этом оба окна (5а; 5b) выхода электронов размещены друг против друга, при этом оба окна (5а; 5b) выхода электронов и по меньшей мере один отражатель (7a1; 7a2; 7b1; 7b2) ограничивают технологическую камеру, в которой поверхность или краевой слой фасонной детали (2) бомбардируют электронами, при этом посредством сенсорной системы регистрируется распределение плотности энергии в технологической камере по меньшей мере по одному пространственному измерению

Изобретение относится к кластерной литографической системе обработки подложки. Система содержит один или более литографических элементов, каждый литографический элемент выполнен с возможностью независимого экспонирования подложек в соответствии с данными шаблона. Каждый литографический элемент содержит множество подсистем литографии, управляющую сеть, выполненную с возможностью передачи управляющей информации между подсистемами литографии, и по меньшей мере один блок управления элементом, причем блок управления элементом выполнен с возможностью передачи команд в подсистемы литографии, и подсистемы литографии выполнены с возможностью передачи ответов в блок управления элементом. Каждый литографический элемент также содержит средство внешней связи кластера для взаимодействия с оператором или основной системой, причем средство внешней связи выполнено с возможностью выдачи управляющей информации по меньшей мере одному блоку управления элементом для управления работой одной или более подсистем литографии для экспонирования одной или более полупроводниковых пластин. Средство внешней связи выполнено с возможностью выдачи программы процесса блоку управления элементом, причем программа процесса содержит набор заданных команд и ассоциированных параметров, причем каждая команда соответствует заданному действию или последовательности действий, подлежащих выполнению одной или более из подсистем литографии, и параметры дополнительно определяют, как следует выполнить действие или последовательность действий. Технический результат - упрощение системы управления системой обработки. 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к установке для нанесения покрытий на поверхности деталей. Внутри корпуса вакуумной камеры установлен, по меньшей мере, один источник распыляемого материала, выполненный в виде N магнетронов, где N - целое число и N>1, и ионный источник. Внутри корпуса камеры расположена защитная капсула, а в центре камеры установлен высоковольтный источник напряжения смещения и низковольтный источник напряжения смещения. Карусель и держатель детали расположены внутри верхней части защитной капсулы. Детали расположены внутри нижней части защитной капсулы. Магнетроны и ионный источник установлены по периметру защитной капсулы. Верхняя часть защитной капсулы выполнена с верхним глухим торцом и закреплена на валу, выполненном полым, который установлен в верхней части корпуса камеры и жестко соединен с валом карусели в электрически изолированном узле верхней части защитной капсулы. Нижняя часть защитной капсулы выполнена с нижним глухим торцом и закреплена на валу, который установлен в нижней части корпуса вакуумной камеры и соединен муфтой с приводом возвратно-поступательного движения. Оси вращения верхней и нижней частей защитной капсулы, вала верхней части защитной капсулы, вала нижней части защитной капсулы, штанги, электрически изолированного узла, электрически изолированного стыковочного узла совпадают с осью вращения карусели. С внешней стороны корпуса вакуумной камеры, содержащего систему напуска газа, расположен многопозиционный электрический переключатель, выполненный с возможностью переключения высоковольтного и низковольтного источников напряжения смещения с вала карусели на вал верхней части защитной капсулы и вал нижней части защитной капсулы. Изобретение позволяет повысить качество покрытий за счет защиты поверхности деталей от привносимых дефектов. 1 ил.

Способ включает формирование в известной магнетронной распылительной системе планарного типа магнитного поля, зажигание разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях, распыление материала катода и его осаждение на поверхность полупроводниковой гетероэпитаксиальной структуры. Между магнетронным источником и полупроводниковой гетероэпитаксиальной структурой расположена магнитная система, отклоняющая проходящие через нее высокоэнергичные заряженные частицы плазмы газового разряда. Магнитная система, отклоняющая проходящие через нее высокоэнергичные заряженные частицы плазмы газового разряда, может быть выполнена в виде прямоугольного корпуса из стали с закрепленными в нем с двух противоположных сторон магнитов таким образом, чтобы созданное ими магнитное поле во внутренней части системы было направлено ортогонально движению осаждаемых на поверхность полупроводниковой гетероэпитаксиальной структуры атомов. Достигается отклонение магнитной системой в процессе напыления высокоэнергетичных заряженных частиц от поверхности полупроводниковой гетероэпитаксиальной структуры для предотвращения ее бомбардировки и, соответственно, образование в ней радиационных дефектов. 1 ил.

Изобретение относится к способам ионно-лучевой обработки изделий с большой площадью поверхности. Обрабатываемые изделия перемещают поперек большой оси пучка, формируемого с помощью ионно-оптической системы, содержащей плазменный и ускоряющий электроды, каждый из которых содержит большое число щелевых апертур. Многощелевая структура ионно-оптической системы обуславливает существование локальных неоднородностей распределения плотности ионного тока, приводящих к неравномерности ионно-лучевой обработки. Изделия перемещают под углом αmin относительно оси параллельных щелевых апертур, в результате все участки поверхности изделий получают одинаковый флюенс ионного облучения. Минимальный угол αmin=arctg(h/l) определяют из условия пересечения области пучка по диагонали единичной апертуры. Максимальный угол αmax=arccos(H/l) определяют из условия сохранения оптимальной длины апертуры. Здесь l, h - длина и ширина апертур, Н - длина короткой оси сечения пучка. Технический результат - достижение равномерной ионно-лучевой обработки изделий при их перемещении в области ионного пучка. 4 ил.
Наверх