Исследование процесса формирования изображения мягким рентгеновским и вакуумным ультрафиолетовым излучением в микролитографии

• Автор: Душенков, Сергей Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

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. Фото и рентгеновские резисты в микролитографии

ГЛАВА П. 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 Ш. Исследование эффекта фототравления полимеров
под действием вакуумного ультрафиолетового и
мягкого рентгеновского излучения .
3.1. йототравление полимеров под действием вакуумного
ультрафиолетового излучения
3.2. Эффект травления полимеров под действием мягкого
рентгеновского излучения .
ГЛАВА 1У. Фототравление полимеров, предварительно облученных рентгеновским излучением, электронами
или ионами высоких энергий
ГЛАВА У. 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
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


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 фото- и рентгеновской литографии, методы исследования процесса формирования микроизображений в слоях полимерных материалов - фото- и рентгенорезистов. Сформулированы основные проблемы известных методов микролитографии, решение которых позовлило бы более полно использовать их потенциальные возможности. Обосновывается выбор источников и фильтров излучения, служащих для выделения из спектра источника различных спектральных интервалов. Дано описание нового способа изготовления тонкопленочных фильтров излучения и нового способа дозиметрии мягкого рентгеновского и вакуумного ультрафиолетового излучения. Описан новый способ исследования разрешающей способности микролитографического процесса, использующий пленки ядерных фильтров. Изложена концепция трафаретных шаблонов, имеющих определенные преимущества перед другими типами шаблонов при их использовании в субмикронной литографии. Приведены характеристики используемых в исследованиях полимерных материалов. В третьей главе изложены результаты экспериментальных иссле. Исследована кинетика фототравления полимеров. Определено, что эффективность фототравления увеличивается с уменьшением длины волны падающего на полимер излучения. Показано, что имеется определенная общность процессов, происходящих при фототравлении полимеров различных типов (в частности, позитивных и негативных электроно- и рентгенорезистов). Проведено сравнение полученных экспериментальных данных с результатами теоретических исследований процесса рентгеновского травления полимеров. В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования фототравления полимерных материалов, предварительно облученных мягким рентгеновским излучением, электронами или ионами высоких энергий. В пятой главе экспериментально показана возможность получения субмикронных изображений в слое полимера непосредственно при экспонировании через маску с использованием вакуумного ультрафиолетового излучения ( Д = 5-0 нм) на воздухе. Приведены результаты экспериментов по применению фототравления предварительно облученных полимерных пленок в рентгеновской и электронной литографии. Взаимодействие мягкого рентгеновского и ультрафиолетового излучений с полимерами начинается с поглощения кванта молекулой полимера. При поглощении излучения с увеличением расстояния от поверхности полимера его интенсивность постепенно снижается, причем на глубине х от поверхности интенсивность I = ехр(о^х), где ol - коэффициент поглощения (линейный). В первичной реакции с квантом излучения участвует только одна молекула. В зависимости от энергии кванта и вида молекулы, молекула может переходить в одно из электронно-возбужденных состояний. Если энергия кванта излучения превышает минимальную энергию, необходимую для ионизации атома в молекуле полимера Е^ - эВ ( . X ~ -0 нм) [I], то при поглощении кванта может происходить отрыв от атома одного из электронов. В случае мягкого рентгеновского с энергией квантов 0- эВ электрон может уйти как с внешней, так и с одной из внутренних электронных оболочек атома. Возникшие в результате этого фото- и Оже-электроны рассеивают свою энергию, максимальное значение которой Emax = hl> — Е0( k - постоянная Планка, /> - частота излучения), взаимодействуя с другими молекулами полимера. Оже-электрона до тех пор, пока она не снизится до уровня тепловых энергий. В результате этого процесса получают энергию другие молекулы вещества. Те из них, которые получили достаточную для ионизации энергию, теряют электрон. АВ —> А* + В* . При безызлучательных внутримолекулярных процессах энергия возбуждения молекулы переходит в тепло (колебательная релаксация) . В бимолекулярных процессах дезактивации энергия возбуждения передается другой молекуле на расстояние до 5- нм [4]. Затем, если не произошло диссоциации молекулы, она снова переходит в невозбужденное (основное) состояние [4].