Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В НАНОЛИТОГРАФИИ

Авторы:
Город:
Санкт-Петербург
ВУЗ:
Дата:
07 марта 2016г.

Развитие электроники, микроэлектроники, субмикронной технологии закономерно привело к необходимости осваивать нанометровый диапазон размеров элементов сверхбольших интегральных микросхем. Успехи, достигнутые в этом направлении весьма впечатляют. С помощью рентгеновской литографии в лабораторных условиях достигнуты размеры элементов порядка десятков нанометров [1-6]. Однако рентгеновская литография является групповым методом обработки, позволяющим одновременно обрабатывать часть подложки посредством экспонирования через рентгеношаблон. Задача создания рентгеношаблона относится к индивидуальным методам обработки. Многочисленные исследования и попытки реализовать на практике методы поатомной сборки успеха не принесли [7-9], а разработки методов и принципов применения процессов самоорганизации и самосборки для создания элементов микросхем пока не перешагнули рамки фундаментальных исследований, несмотря на их очевидную перспективность [10-16]. Поэтому пока электронная литография с применением остросфокусированного пучка электронов остается единственным реальным способом создания рентгеношаблонов, а, соответственно, ключевым аспектом и рентгенолитографии.

При разработке теоретических моделей и проведении экспериментальных исследований целесообразно связывать достижимое разрешение не с диаметром электронного пучка, а с размерами зоны, в которой поглощается энергия, необходимая для полной полимеризации или деструкции резиста с обязательным учетом влияния как первичных электронов пучка, так и обратно-отраженных от подложки в слой резиста. Можно сделать вывод, что первый путь повышения разрешающей способности электронолитографии и достижения предельных размеров элемента заключается в увеличении контрастности существующих резистов. В качестве критерия оценки влияния различных факторов на разрешающую способность электронолитографии разумно принимать энергию, потерянную электронами в единице объема резиста как функцию расстояния от границы электронного пучка. Предполагается, что когда доза энергии, поглощенной в этой зоне, становится достаточной для полимеризации или деструкции резиста, происходит уширение экспонированной линии.

При прохождении падающего электронного пучка через слой резиста электроны, взаимодействуя с атомами мишени, рассеиваются, отклоняясь от первоначального направления движения. В результате часть электронов попадет в область геометрической тени и передаст энергию молекулам резиста в этой зоне. Если величина энергии, поглощенной в единице объема, окажется больше пороговой, то зона обработки частично распространится в зону геометрической тени. Поскольку столкновения электронов с атомами резиста носят случайный характер, весь процесс можно считать подчиняющимся законам вероятностной статистики и, следовательно, можно оценить среднюю величину смещения электронов.

Основным фактором, влияющим на разрешающую способность электронной литографии, является обратное отражение электронов от подложки в слой резиста. В связи с этим представляется перспективным такой режим электронолитографии, при котором вся энергия первичного пучка будет выделяться только в слое резиста. Такой режим обработки реализуется  в случае низковольтной электронолитографии при условии, что длина пробега электронов равна  или незначительно превышает толщину резистной пленки. При нарушении этого условия резист либо будет проэкспонирован не на всю толщину пленки, либо начнется отражение электронов от подложки. Для определения энергии, выделившейся на некоторой глубине в тонком слое резиста необходимо знать две величины – энергию, выделившуюся в этом слое в расчете на один электрон и число электронов, достигших этого слоя.

Потери энергии электронами в веществе всецело связаны с неупругим рассеянием, причем каждый первичный электрон испытывает при движении большое число таких соударений с достаточно широким спектром возможных энергетических потерь. Поэтому для определения энергетических потерь можно применять приближение непрерывного торможения Бете-Блоха, которое часто используют при расчете проникновения быстрых заряженных частиц в вещество.

Для рассмотрения процесса энерговыделения в резисте в зоне "геометрической тени" целесообразно ввести понятие зоны формирования скрытого изображения, которая определяет минимальное расстояние между линиями, исключающее возможность образования нежелательных элементов рисунка, возникающих за счет перекрытия зон формирования скрытого изображения. Зона формирования скрытого изображения определяет максимально возможное при самых неблагоприятных условиях экспозиции и самых плохих характеристиках используемых материалов распространение как первичных электронов, так и веера обратно-отраженных электронов в слое резиста за пределами зоны, соответствующей геометрии электронного пучка.

Зону, ограниченную линиями равной поглощенной энергии, равной удельной критической энергии полимеризации определим как зону эффекта близости. Она зависит от состава резиста, энергии и дозы облучения. При увеличении дозы больше критической (переоблучении), линия равной поглощенной энергии будет смещаться, а, следовательно, и зона эффекта близости будет расширяться вплоть до границы зоны формирования скрытого изображения, но не сможет ее превысить ни при каких дозах облучения.

Зона формирования скрытого изображения в резисте определяется исключительно спектром обратно- отраженных электронов от подложки, в то время как зона эффекта близости определяется в основном характеристиками материала резиста, преимущественно чувствительностью. Можно сделать вывод, что для получения наилучшего разрешения необходимо минимизировать размеры зоны эффекта близости и зоны формирования скрытого изображения, что определяется оптимальным подбором материалов резиста и подложки, энергии экспонирующих электронов, дозы облучения и толщины резиста. Одним из путей повышения разрешающей способности электронолитографии является применение оптимального режима экспонирования, при котором длина пробега электронов в резисте совпадает с его толщиной.

 

Список литературы

1.     Марголин В.И., Жабрев В.А., Тупик В.А. Физические основы микроэлектроники: учебник для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр "Академия", 2008. - 400 с. гриф УМО

2.     Жабрев В.А., Марголин В.И., Павельев В.С. Введение в нанотехнологию (общие сведения, понятия и определения): учеб. пособие. - Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007. - 172 с.

3.     Марголин В.И., Жабрев В.А., Лукьянов Г.Н., Тупик В.А. Введение в нанотехнологию: Учебник, - СПб. Издательство "Лань", 2012. - 464 с. гриф УМО

4.     Кузнецов Н.Т., Новоторцев В.М., Жабрев В.А., Марголин В.И. Основы Нанотехнологии: Учебник, М.: Изд- во "Бином. Лаборатория знаний", 2014. - 397 с. гриф УМО

5.     Марголин В.И., Жабрев В.А., Тупик В.А., Аммон Л.Ю. Методы синтеза наноразмерных структур. СПб: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2013. 287 с.

6.     Грачев В.И., Жабрев В.А., Марголин В.И., Тупик В.А. Основы синтеза наноразмерных частиц и пленок. - Ижевск, Изд-во "Удмуртия", 2014. 200 с.

7.     Грачев В.И., Жабрев В.А., Марголин В.И., Тупик В.А. Слабые и сверхслабые воздействия на различные структуры в нанотехнологиях, СПб. Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 324 с., 2015.

8.     Марголин В.И., Шишов С.Е. Перспективы и проблемы нанотехнологий  // О национальной доктрине развития в Российской Федерации нанотехнологий. Аналитический сборник. - М.: 2006. - Издание Совета Федерации. - С. - 54 – 63

9.     Жабрев В.А., Марголин В.И., Мамыкин А.И., Тупик В.А. Фронтальные аспекты наномира // Сборник научных трудов и инженерных разработок. Ориентированные фундаментальные исследования - новые модели сотрудничества в инновационных процессах. - М.: "Эксподизайн-Холдинг", 2008. - С. 117 - 121.

10. Zhabrev V.A., Margolin V.I. Some Questions in Fractal Nanotechnology // Inorganic Materials, 2008, Vol. 44, No 13, pp 65-82. Ó Pleiades Publishing, Ltd, 2008

11. Аммон Л.Ю., Марголин В.И. Моделирование роста наноразмерных пленок в вакуумных технологиях // Вакуумная техника и технология. - 2009, т. 19.- № 3.- С. 159-164.

12. Жабрев В.А., Чуппина С.В., Марголин В.И. Самоорганизация как осознанный выбор направления химического процесса // Физика и химия стекла. - 2008. Т.34.- № 6.- С. 841-865.

13. Жабрев В.А., Чуппина С.В., Марголин В.И. Самоорганизация как детерминированный выбор направления химического процесса. Часть I. Химический аспект. // Нанотехника.- 2011.- № 4.- С. 44-52.

14. В.А. Жабрев, С.В. Чуппина, В.И. Марголин. Самоорганизация как детерминированный выбор направления химического процесса. Часть II. Информационный и фрактальный аспекты. Нанотехника. 2012. № 3 (31). С. 3 – 11.

15. Жабрев В.А., Марголин В.И., Тупик В.А., Аммон Л.Ю., Фантиков В.С. Самоорганизация наноразмерных частиц в процессах их агрегации // Известия академии Инженерных Наук им. А.М. Прохорова. - 2013.- № 3.- С.3-18.

16. Жабрев В.А., Марголин В.И., Тупик В.А. О самоорганизации наноразмерных частиц в процессах их агрегации // Нанотехника.- 2013.- № 1 (33).- С. 25-31.