Исследование процесса формирования изображения мягким рентгеновским и вакуумным ультрафиолетовым излучением в микролитографии
Диссертация
В первой главе приводятся известные из литературы данные, характеризующие современное состояние проблемы воспроизведения микрорисунков мягким рентгеновским и вакуумным ультрафиолетовым излучением в микроэлектронике. Дается общая характеристика процессов, происходящих при взаимодействии рентгеновского и ультрафиолетового излучения с полимерами, описаны известные методы фотои рентгеновской… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА I. Воздействие излучений на полимерные материалы
- Методы фото- и рентгеновской литографии
- Обзор литературы)
- 1. 1. Общая характеристика процессов, происходящих в полимерах при поглощении квантов мягкого рентгеновского и ультрафиолетового излучения
- 1. 2. Физические изменения, происходящие в полимерах при облучении. Радиационная стойкость полимеров
- 1. 3. Методы фото- и рентгеновской литографии
- 1. 4. Шото- и рентгеновские резисты в микролитографии
- ГЛАВА II. Источники излучения. Экспериментальные методы
- 2. 1. Источник мягкого рентгеновского излучения
- 2. 2. Источник вакуумного ультрафиолетового излучения
- 2. 3. Применение ядерных фильтров в качестве тестовых шаблонов в фото- и рентгенолитографии
- 2. 4. Дозиметрия мягкого рентгеновского излучения и вакуумного ультрафиолета, основанная на эффекте фототравления полимеров
- 2. 5. Характеристики исследуемых полимерных материалов
- ГЛАВА III. Исследование эффекта фототравления полимеров под действием вакуумного ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения
- 3. 1. аототравление полимеров под действием вакуумного ультрафиолетового излучения
- 3. 2. Эффект травления полимеров под действием мягкого рентгеновского излучения
- ГЛАВА 1. У. шототравление полимеров, предварительно облученных рентгеновским излучением, электронами или ионами высоких энергий
ГЛАВА V. Использование явления фототравления полимеров для воспроизведения изображений микроструктур. III 5.1. Использование фототравления для формирования изображений микроструктур вакуумным ультрафиолетовым излучением. III
5.2. Использование фототравления полимеров в рентгеновской и электронной литографии
Список литературы
- Источник мягкого рентгеновского излучения
- В качестве источника мягкого рентгеновского излучения в наших экспериментах использовался синхротрон ШАН СССР им. П. Н. Лебедева С-60 38.
- Характерной особенностью ускорителя С-60 является то, что в одном из режимов электроны некоторое время (до 0,5 с) циркулируют в ускорителе, имея максимальную энергию Е, и только после этого замедляются.
- Радиус кривизны криволинейных участков орбиты электронов в ускорителе С-60 Я = 2 м. При проведении наших экспериментов максимальная энергия составляла величину Е = 577 МэВ. Частота вращения сгустка электронов составляла примерно 50 МГц.
- Полная мощность, излучаемая электроном под углом к плоскости орбиты ¡-40.:где е заряд электрона, с — скорость света в вакууме, (т — масса покоя электрона). Для длин волн СИ, для которых:9)
- Лс критическая длина волны), практически вся энергия излучения сосредоточена внутри конуса, угол раствора которого
- Спектральное распределение интенсивности СИ задается следующим выражением ?40.:2 ОСгде ^ = Хс/Х «К5/3 функция Макдональда.
- Выражения (9) и (10), найденные для моноэнергетического электрона, с большой степенью точности описывают реально наблюдаемое СИ при движении сгустка электронов по искривленной траектории радиуса Я в синхротроне 40.
- При известных параметрах Е, И и известном числе электронов Я на орбите синхротрона выражение (10) может служить основой для расчета спектра СИ с помощью ЭВМ.
- Рис. 6. Спектральное распределение энергии СИ для синхротрона С-60 (энергия электронов Е = 577 МэВ) 41.
- Интенсивность излучения, определенная по рис. 6, является интегральной величиной это суммарная энергия, излучаемая по всем углам у, отсчитываемым относительно плоскости движения электронов (см. (8)).
- Если в плоскости орбиты р считать у = 0 (см. рис.5), то в соответствии с выражением (8) получаем распределение интенсивности СИ, излучаемой под угломГ к плоскости орбиты (рис.7) ?42.1 отн. уг и рад
- Рис. 7. Распределение интенсивности СИ в зависимости от угла возвышения у над плоскостью орбиты электронов для синхротрона С-60 (Е = 577 МэВ): I Л = 1,5 нм- 2 — А = 5,0 нм
- Длина волны, на которую приходится максимум интенсивности СИ рассчитывается по формуле ?40.:
- Аюах (нм) = 0,24 К (м)' Е (ГэВ) «3* Для С-60 при Е = 0,577 ГэВ Хтах2,4 нм.
- По сравнению с другими источниками мягкого рентгеновского излучения (рентгеновская трубка, лазерная плазма, мощный электрический разряд), источники СИ имеют ряд преимуществ при использовании их в рентгеновской литографии.
- Рис. 9. Спектры излучения, полученные с помощью тонкопленочных фильтров, и спектр исходного СИ: фильтр из $ 1 (1,6 мкм)^)2 фильтр из АС (1,1 мкм) — 3 — фильтр из Си (0,4 мкм) — 4 — фильтр из ¿-п (0,52 мкм) — 5 — спектр исходного СИ
- Рис. 9 показывает, что, применив тонкопленочные фильтры, мы разделили область мягкого рентгеновского излучения синхротрона на четыре сектральные интервала: 0,7−2,4 нм (&') — 0,8−3,0 нм (Д£) 1,3−2,5 нм (Си) — 2,4−6,0 нм (&).
- Эффект фототравления полимеров описан в разделе 3.1.
- На рис. 10 изображена схема изготовления тонкопленочного фильтра предлагаемым способом.
- Источник вакуумного ультрафиолетового излучения
- Во всех экспериментах, в которых использовалось вакуумное ультрафиолетовое излучение, применялась отпаянная водородная (дейтериевая) лампа низкого давления (Р = 6−8 торр) с окном изmsf2.
- Рис. 11. Спектр излучения водородной лампы ЛДД-2 в диапазоне длин волн «X = 115−180 нм, снятый с помощью монохроматора ШТ-ЗС
- Нами применялись водородные лампы электрической мощностью 20 Вт (ВМш-25) и 40 Вт (ЛДЦ-2). Схема включения ламп представлена на рис. 12.
- Рис. 12. Схема включения водородной лампы мощностью 20−40 Вт: яболл. = 600−800 0м-' UH= 6,3 В (5 В) — 1Н = 3,3 А- 1/= 300−400 В-1. Тр. = 300−400 мА
- Мощность излучения водородной лампы ВМШ-25 в диапазоне длин волн I15−125 нм измерялась нами с помощью фотоприемника на основе ниобий-танталового сплава, расположенного в камереи