Новые типы литографии: электронная, ионная, рентгеновская.
Электронная литография
Электро́нная литогра́фия или электро́нно-лучева́я литогра́фия — метод нанолитографии с использованием электронного пучка.
Остросфокусированный электронный пучок, отклоняемый магнитной системой, прорисовывает нужные конфигурации на поверхности чувствительного к электронному облучению резиста, нанесенного на подложку. Управление электронным пучком производится изменением токов в отклоняющих магнитных системах, управляемых компьютером.
Засвеченные облучением участки резиста полимеризуются, приобретая нерастворимость. Далее незасвеченные участки смываются подобранным растворителем. Через полученные окна производится вакуумное напыление подходящего материала, например, нитрида титана или металлов. Полимеризованный резист смывают другим растворителем, после удаления подложки окончательно формирует маску для использования в фотолитографии.
Электронная литография позволяет, на нынешнем уровне развития технологии, получать структуры с разрешением менее 1 нм, недостижимой для жесткого ультрафиолетового излучения, благодаря более короткой Де-Бройлевской длине волны электронов по сравнению со светом.[1]
Электронная литография - в течение длительного времени является основным методом получения масок для последующей фотолитографии[2][3] (в том числе масок для проекционной фотолитографии при массовом производстве сверхбольших микросхем). Альтернативным способом создания масок являются системы, использующие лазеры,[4] однако они имеют меньшее разрешение.[5]
Также электронная литография, имеющая невысокую производительность, используется при производстве единичных экземпляров электронных компонентов, где требуется нанометровое разрешение, в промышленности и научных исследованиях.
Системы электронно-лучевой литографии можно классифицировать по форме луча и по стратегии отклонения луча. Старые системы использовали гауссовские пучки, и сканирование производилось растровым методом. Более новые системы используют как гауссовские пучки, так и сформированную форму луча, которые могут быть отклонены в различные положения в поле записи. Этот способ также называется векторным сканированием (vector scan[6]).
Ионно-лучевая литография
(англ. ion beam lithography) — технология изготовления электронных микросхем, использующая литографический процесс с экспонированием (облучением) резиста ионными пучками нанометрового сечения с длиной волны 10-200 нм.
В ионно-лучевой литографии для экспонирования полимерных резистов обычно используют легкие ионы - протоны, ионы гелия. Использование более тяжелых ионов позволяет легировать подложку или создавать на ней тонкие слои новых химических соединений. Различия между электронной и ионной литографией обусловлены большей массой иона по сравнению с массой электрона и тем, что ион является многоэлектронной системой. Тонкий пучок ионов имеет более слабое угловое рассеяние в мишени, чем пучок электронов, поэтому ионно-лучевая литография обладает более высоким разрешением, чем электронно-лучевая. Потери энергии ионного пучка в полимерных резистах примерно в 100 раз выше, чем потери энергии электронного пучка, поэтому чувствительность резистов к ионному пучку тоже выше. Это означает, что экспонирование резиста тонким ионным пучком происходит быстрее, чем электронным лучом. Образование ионным пучком дефектов типа френкелевских пар “вакансия - межузельный атом” меняет скорость растворимости диэлектриков и металлов в некоторых растворителях примерно в пять раз. Это позволяет отказаться от полимерного резиста, так как слои материалов сами ведут себя как неорганические резисты. Ионно-лучевые системы литографии обеспечивают разрешение до 10 нм.
Рентгеновская литогра́фия
— технология изготовления электронных микросхем; вариант фотолитографии, использующий экспонирование (облучение) резиста с помощью рентгеновских лучей
Рентгеновская литография использует мягкое рентгеновское излучения с длиной волны 0.4-5.0 нм. Пучок рентгеновских лучей пропускается через шаблон и экспонирует слой резиста. Оптическими элементами рентгеновских литографических установок могут быть отражающие зеркала (рефлекторы) на основе наногетероструктур со слоями Ni-C, Cr-C, Co-C, Mo-C, W-C и зонные пластинки; в качестве шаблонов используются тонкие (1 мкм и меньше) металлические мембраны. Многослойные рентгеновские зеркала обеспечивают брэгговское отражение при условии d = λ/(2sinΘ), где d — период структуры и Θ — угол скольжения. При перпендикулярном падении излучения Θ = 90° и период d = λ/2, поэтому толщина каждого слоя в рентгеновском зеркале равна примерно λ/4 или 1 нм.
Рентгенолитография, как и оптическая литография, осуществляется путём одновременного экспонирования большого числа деталей рисунка, но коротковолновое рентгеновское излучение позволяет создавать рисунок с более тонкими деталями и более высоким разрешением.
Благодаря малой длине волны рентгеновского излучения методы рентгенолитографии обладают высокой разрешающей способностью (~ 10 нм). По сравнению с электронно-лучевой и ионно-лучевой литографией в рентгеновской литографии малы радиационные повреждения формируемых структур и высока производительность благодаря возможности одновременной обработки больших площадей образца. Рентгеновская литография отличается большой глубиной резкости и малым влиянием материала подложки и её топографии на разрешающую способность.
Фотолитогра́фия — метод получения определённого рисунка на поверхности материала, широко используемый в микроэлектронике и полиграфии. Один из основных и самых дорогостоящих приёмов планарной технологии, используемой в производстве полупроводниковых приборов.
Суть процесса фотолитографии сводится к тому, что на обрабатываемую поверхность наносится фоторезист, который экспонируется светом через фотошаблон с заданным рисунком. Далее проэкспонированные участки фоторезиста удаляются в проявителе. Получившийся на фоторезисте рисунок используется для таких технологических этапов планарной технологии, как травление, электроосаждение, вакуумное напыление, пескоструйная обработка и другие. После проведения одного из этих процессов, остатки фоторезиста удаляются снимателем.
Принципиальное отличие фотолитографии от других видов литографии заключается в том, что экспонирование производится видимым или ультрафиолетовым излучением, тогда как в других видах литографии для этого используется рентгеновское излучение, поток электронов, поток ионов и другое.