Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Techniki odwzorowywania

Techniki odwzorowywania

kszta

kszta

ł

ł

t

t

ó

ó

w w skali nano

w w skali nano

(nanostruktury 2

(nanostruktury 2

-

-

D i 3

D i 3

-

-

D)

D)

dr in

dr in

ż

ż

. Aleksander Werbowy

. Aleksander Werbowy

materiały do wykładu –

TYLKO DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO,

NA PRAWACH RĘKOPISU !

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fizyczne metody odwzorowywania w skali

Fizyczne metody odwzorowywania w skali

nano i wytwarzania nanostruktur

nano i wytwarzania nanostruktur

1.

1.

Techniki litograficzne:

Techniki litograficzne:

a)

a)

fotolitografia klasyczna,

fotolitografia klasyczna,

b)

b)

fotolitografia w g

fotolitografia w g

łę

łę

bokim i bardzo g

bokim i bardzo g

łę

łę

bokim ultrafiolecie

bokim ultrafiolecie

(EUV i DUV),

(EUV i DUV),

c)

c)

modyfikacje fotolitografii klasycznej (tzw. techniki RET):

modyfikacje fotolitografii klasycznej (tzw. techniki RET):

-

-

litografia z korekcj

litografia z korekcj

ą

ą

efekt

efekt

ó

ó

w blisko

w blisko

ś

ś

ci (OPC),

ci (OPC),

-

-

litografia z przesuni

litografia z przesuni

ę

ę

ciem fazowym (PSM),

ciem fazowym (PSM),

-

-

litografia pozaosiowa (OAI),

litografia pozaosiowa (OAI),

-

-

litografia immersyjna.

litografia immersyjna.

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fizyczne metody odwzorowywania (

Fizyczne metody odwzorowywania (

…

…

)

)

1.

1.

Techniki litograficzne (c.d.):

Techniki litograficzne (c.d.):

d)

d)

litografia wi

litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w (EBL),

w (EBL),

e)

e)

litografia rentgenowska,

litografia rentgenowska,

f)

f)

litografia wi

litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

jon

jon

ó

ó

w (IBL),

w (IBL),

g)

g)

atomowa litografia optyczna.

atomowa litografia optyczna.

2.

2.

Mi

Mi

ę

ę

kka litografia (SL):

kka litografia (SL):

a)

a)

Druk mikrokontaktowy (

Druk mikrokontaktowy (

μ

μ

CP

CP

),

),

b)

b)

Nanowdrukowywanie

Nanowdrukowywanie

(

(

Nanoimprint

Nanoimprint

lithography

lithography

),

),

c)

c)

Odciskanie,

Odciskanie,

d)

d)

Druk

Druk

nanotransferowy

nanotransferowy

(

(

Nanotransfer

Nanotransfer

printing

printing

-

-

nTP

nTP

).

).

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

3.

3.

Techniki wykorzystuj

Techniki wykorzystuj

ą

ą

ce mikroskopi

ce mikroskopi

ę

ę

bliskich oddzia

bliskich oddzia

ł

ł

ywa

ywa

ń

ń

:

:

a)

a)

r

r

ó

ó

ż

ż

ne wersje mikroskopii (STM, AFM, NSOM,

ne wersje mikroskopii (STM, AFM, NSOM,

…

…

),

),

b)

b)

nanomanipulacja

nanomanipulacja

,

,

c)

c)

nanolitografia

nanolitografia

(

(

utlenianie indukowane sond

utlenianie indukowane sond

ą

ą

skaningow

skaningow

ą

ą

,

,

nanolitografia

nanolitografia

zwil

zwil

ż

ż

anym ostrzem (

anym ostrzem (

dip

dip

-

-

pen

pen

nanolithography

nanolithography

-

-

DPN)),

DPN)),

na

na

ś

ś

wietlanie

wietlanie

rezystu

rezystu

sond

sond

ą

ą

skaningow

skaningow

ą

ą

,

,

…

…

)

)

4.

4.

Inne techniki

Inne techniki

(

(

„

„

synteza i odwzorowywanie (prawie) wszystkiego na

synteza i odwzorowywanie (prawie) wszystkiego na

wszystkim

wszystkim

”

”

(LITD + BLAG), techniki wykorzystuj

(LITD + BLAG), techniki wykorzystuj

ą

ą

ce procesy

ce procesy

samoorganizacji, obr

samoorganizacji, obr

ó

ó

bka i odwzorowywanie laserowe,

bka i odwzorowywanie laserowe,

…

…

)

)

Fizyczne metody odwzorowywania (

Fizyczne metody odwzorowywania (

…

…

)

)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotolitografia klasyczna

Fotolitografia klasyczna

Kolejne etapy procesu fotolitografii

Podłoże

(np. Si)

Naniesienie

warstwy

(np. SiO

2

)

Naniesienie

fotorezystu

Suszenie

wstępne

(60-100

o

C)

Centrowanie

maski

Naświetlenie

fotorezystu

Wywołanie

fotorezystu

"Hartowanie"

(120-180

o

C)

Kolejne

procesy

(np. trawienie)

Usuwanie

fotorezystu

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotolitografia klasyczna

Fotolitografia klasyczna

h

ν

warstwa

podłoże

fotorezyst

maska

wytwarzanie

warstwy

nanoszenie

fotorezystu

naświetlanie

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotolitografia klasyczna

Fotolitografia klasyczna

-

-

fotorezysty

fotorezysty

Obraz maski przenoszony jest na pod

Obraz maski przenoszony jest na pod

ł

ł

o

o

ż

ż

e za

e za

po

po

ś

ś

rednictwem emulsji

rednictwem emulsji

ś

ś

wiat

wiat

ł

ł

oczu

oczu

ł

ł

ych (tzw.

ych (tzw.

fotorezyst

fotorezyst

ó

ó

w

w

).

).

Fotorezyst pozytywowy:

Fotorezyst pozytywowy:

obszary

zaświetlone ulegają wypłukaniu

pod wpływem działania substancji
zwanej wywoływaczem

(natomiast obszary niezaświetlone
pozostają odporne na jego działanie)

Fotorezyst negatywowy:

Fotorezyst negatywowy:

obszary

zaświetlone

pod wpływem

działania światła

ulegają utrwaleniu

(natomiast obszary niezaświetlone
ulegają wypłukaniu pod wpływem
działania utrwalacza)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotolitografia pozytywowa i negatywowa

Fotolitografia pozytywowa i negatywowa

trawienie

wywoływanie

usunięcie

fotorezystu

Fotorezyst pozytywowy

Fotorezyst negatywowy

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Zniekszta

Zniekszta

ł

ł

cenia w odwzorowywaniu

cenia w odwzorowywaniu

wysp i okien przy u

wysp i okien przy u

ż

ż

yciu fotorezyst

yciu fotorezyst

ó

ó

w

w

czyli:

czyli:

emulsja pozytywowa

emulsja pozytywowa

–

–

wymiary pask

wymiary pask

ó

ó

w

w

Ì

Ì

, okien

, okien

Ê

Ê

emulsja negatywowa

emulsja negatywowa

–

–

wymiary pask

wymiary pask

ó

ó

w

w

Ê

Ê

, okien

, okien

Ì

Ì

h

ν

-

-

h

ν

+

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotorezysty pozytywowe

Fotorezysty pozytywowe

ZALETY

ZALETY

:

:

-

-

wysoka rozdzielczo

wysoka rozdzielczo

ść

ść

,

,

-

-

niekt

niekt

ó

ó

re z fotorezyst

re z fotorezyst

ó

ó

w (

w (

np

np

. DQN) s

. DQN) s

ą

ą

odporne na dzia

odporne na dzia

ł

ł

anie

anie

plazmy,

plazmy,

-

-

wywo

wywo

ł

ł

ywacze oparte na roztworach wodnych (ale zwi

ywacze oparte na roztworach wodnych (ale zwi

ą

ą

zk

zk

ó

ó

w

w

alkalicznych, wi

alkalicznych, wi

ę

ę

c mog

c mog

ą

ą

dzia

dzia

ł

ł

a

a

ć

ć

dra

dra

ż

ż

ni

ni

ą

ą

co na sk

co na sk

ó

ó

r

r

ę

ę

, s

, s

ą

ą

te

te

ż

ż

agresywne dla metali)

agresywne dla metali)

-

-

powszechnie dost

powszechnie dost

ę

ę

pne

pne

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotorezysty pozytywowe

Fotorezysty pozytywowe

WADY

WADY

:

:

-

-

cz

cz

ę

ę

sto nienajlepsza adhezja,

sto nienajlepsza adhezja,

-

-

s

s

ł

ł

aba

aba

fotoczu

fotoczu

ł

ł

o

o

ść

ść

,

,

-

-

fotorezysty PMMA ma

fotorezysty PMMA ma

ł

ł

o odporne na dzia

o odporne na dzia

ł

ł

anie plazmy

anie plazmy

(cz

(cz

ęś

ęś

ciowo mo

ciowo mo

ż

ż

na temu zaradzi

na temu zaradzi

ć

ć

nanosz

nanosz

ą

ą

c je grubiej)

c je grubiej)

-

-

dro

dro

ż

ż

sze od negatywowych

sze od negatywowych

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotorezysty negatywowe

Fotorezysty negatywowe

ZALETY

ZALETY

:

:

-

-

wysoka fotoczu

wysoka fotoczu

ł

ł

o

o

ść

ść

,

,

-

-

dobra adhezja do pod

dobra adhezja do pod

ł

ł

o

o

ż

ż

y,

y,

-

-

bardziej odporne chemicznie,

bardziej odporne chemicznie,

-

-

tanie,

tanie,

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotorezysty negatywowe

Fotorezysty negatywowe

WADY

WADY

:

:

-

-

gorsza rozdzielczo

gorsza rozdzielczo

ść

ść

ni

ni

ż

ż

pozytywowych (> 1,5

pozytywowych (> 1,5

μ

μ

m),

m),

-

-

toksyczne wywo

toksyczne wywo

ł

ł

ywacze,

ywacze,

-

-

w trakcie wywo

w trakcie wywo

ł

ł

ywania

ywania

„

„

puchn

puchn

ą

ą

”

”

,

,

-

-

zabrudzenia na maskach generuj

zabrudzenia na maskach generuj

ą

ą

dodatkowe obszary cienia

dodatkowe obszary cienia

powoduj

powoduj

ą

ą

ce po dzia

ce po dzia

ł

ł

aniu wywo

aniu wywo

ł

ł

ywacza powstawanie

ywacza powstawanie

„

„

pinholi

pinholi

”

”

.

.

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Fotorezysty

Fotorezysty

–

–

uwagi dodatkowe

uwagi dodatkowe

„

„

r

r

ó

ó

ż

ż

ne fotorezysty dla r

ne fotorezysty dla r

ó

ó

ż

ż

nych d

nych d

ł

ł

ugo

ugo

ś

ś

ci fali promieniowania

ci fali promieniowania

na

na

ś

ś

wietlaj

wietlaj

ą

ą

cego (UV, DUV, EUV, wi

cego (UV, DUV, EUV, wi

ą

ą

zka elektron

zka elektron

ó

ó

w, jon

w, jon

ó

ó

w)

w)

„

„

wa

wa

ż

ż

ny parametr

ny parametr

–

–

kontrastowo

kontrastowo

ść

ść

(zdolno

(zdolno

ść

ść

do rozr

do rozr

ó

ó

ż

ż

niania

niania

obszar

obszar

ó

ó

w prze

w prze

ź

ź

roczystych i nieprze

roczystych i nieprze

ź

ź

roczystych maski)

roczystych maski)

„

„

czu

czu

ł

ł

o

o

ść

ść

na parametry proces

na parametry proces

ó

ó

w suszenia wst

w suszenia wst

ę

ę

pnego,

pnego,

wywo

wywo

ł

ł

ywania, hartowania oraz dalszych proces

ywania, hartowania oraz dalszych proces

ó

ó

w, w kt

w, w kt

ó

ó

rych

rych

s

s

ł

ł

u

u

żą

żą

jako maski,

jako maski,

„

„

stopie

stopie

ń

ń

jednorodno

jednorodno

ś

ś

ci grubo

ci grubo

ś

ś

ci fotorezystu (niejednorodno

ci fotorezystu (niejednorodno

ś

ś

ci

ci

mog

mog

ą

ą

skutkowa

skutkowa

ć

ć

prze

prze

ś

ś

wietleniem lub niedo

wietleniem lub niedo

ś

ś

wietleniem

wietleniem

fotorezystu

fotorezystu

, a wi

, a wi

ę

ę

c i zniekszta

c i zniekszta

ł

ł

ceniem odwzorowania).

ceniem odwzorowania).

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Sposoby rzutowania wzoru maski na

Sposoby rzutowania wzoru maski na

pod

pod

ł

ł

o

o

ż

ż

e

e

Tryb kontaktowy

Tryb zbliżeniowy

Tryb projekcyjny

Jong-Ho

L

ee, Kyungpook

N

ational

U

nive

rsity, Korea, www.palgong.knu.ac.kr

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Tryb kontaktowy

Tryb kontaktowy

Teoretycznie zapewnia najlepsz

Teoretycznie zapewnia najlepsz

ą

ą

rozdzielczo

rozdzielczo

ść

ść

:

:

gdzie:

s

– odległość fotorezyst-maska,

d

– grubość fotorezystu

λ

λ

= 400

= 400

nm

nm

,

,

d

d

= 1

= 1

μ

μ

m

m

Ö

Ö

b

b

min

min

≅

≅

630

630

nm

nm

λ

λ

= 400

= 400

nm

nm

,

,

d

d

= 0,5

= 0,5

μ

μ

m

m

Ö

Ö

b

b

min

min

≅

≅

470

470

nm

nm

min

min

3 2

1,5

;

0

2

4

d

b

s

s

b

d

d

λ

λ

λ

⎛

⎞

=

+

=

⇒

=

≅

⎜

⎟

⎝

⎠

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Tryb zbli

Tryb zbli

ż

ż

eniowy

eniowy

Wolny od mankament

Wolny od mankament

ó

ó

w trybu kontaktowego, ale ju

w trybu kontaktowego, ale ju

ż

ż

ze swej natury

ze swej natury

daje gorsze rozdzielczo

daje gorsze rozdzielczo

ś

ś

ci ni

ci ni

ż

ż

tryb kontaktowy.

tryb kontaktowy.

λ

λ

= 400

= 400

nm

nm

,

,

d

d

= 1

= 1

μ

μ

m,

m,

s

s

= 10

= 10

μ

μ

m

m

Ö

Ö

b

b

min

min

≅

≅

3

3

μ

μ

m

m

λ

λ

= 400

= 400

nm

nm

,

,

d

d

= 1

= 1

μ

μ

m,

m,

s

s

= 1

= 1

μ

μ

m

m

Ö

Ö

b

b

min

min

≅

≅

1,16

1,16

μ

μ

m

m

λ

λ

= 400

= 400

nm

nm

,

,

d

d

= 0,5

= 0,5

μ

μ

m,

m,

s

s

= 1

= 1

μ

μ

m

m

Ö

Ö

b

b

min

min

≅

≅

1,06

1,06

μ

μ

m

m

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Tryb projekcyjny

Tryb projekcyjny

s

s

–

–

rz

rz

ę

ę

du cm

du cm

Istnieje wiele sposob

Istnieje wiele sposob

ó

ó

w

w

rzutowania obrazu maski,

rzutowania obrazu maski,

ale zazwyczaj w danym

ale zazwyczaj w danym

momencie na

momencie na

ś

ś

wietla si

wietla si

ę

ę

niewielkie pole obrazowe

niewielkie pole obrazowe

(

(

A

A

rz

rz

ę

ę

du mm

du mm

2

2

)

)

Obraz maski rzutowany

Obraz maski rzutowany

w skali 1:1

w skali 1:1

Obraz maski

Obraz maski

pomniejszany (rzutowany

pomniejszany (rzutowany

zazw

zazw

. w skali 5:1, 10:1)

. w skali 5:1, 10:1)

S.M. Sze, „Semiconductor devices. Physics and technology”, John Wiley & Sons, New York, 1985

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Podstawowe parametry uk

Podstawowe parametry uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w

w

litografii projekcyjnej

litografii projekcyjnej

1

r

k

NA

λ

=

sin

NA

n

θ

= ⋅

2

2

1

1

1

2

2

tg

sin

2

2

r

r

r n

DOF

k

NA

NA

λ

θ

θ

±

±

± ⋅

=

≅

≅

≅ ±

S.M. Sze,

„Semicond

uctor

de

vices…”

, John Wiley

&

Sons, New York, 1985

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Rozdzielczo

Rozdzielczo

ść

ść

uk

uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w optycznych

w optycznych

Przyczyn

Przyczyn

ą

ą

sko

sko

ń

ń

czonej rozdzielczo

czonej rozdzielczo

ś

ś

ci uk

ci uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w optycznych jest

w optycznych jest

falowa natura promieniowania elektromagnetycznego

falowa natura promieniowania elektromagnetycznego

(a wi

(a wi

ę

ę

c

c

i

i

ś

ś

wiat

wiat

ł

ł

a).

a).

Skutkiem tego jest jego

Skutkiem tego jest jego

dyfrakcja (ugi

dyfrakcja (ugi

ę

ę

cie),

cie),

gdy przechodzi

gdy przechodzi

w pobli

w pobli

ż

ż

u kraw

u kraw

ę

ę

dzi, a tak

dzi, a tak

ż

ż

e przez otwory

e przez otwory

o rozmiarach

o rozmiarach

por

por

ó

ó

wnywalnych z

wnywalnych z

λ

λ

.

.

W rezultacie obraz kraw

W rezultacie obraz kraw

ę

ę

dzi oraz takich otwor

dzi oraz takich otwor

ó

ó

w ma charakter

w ma charakter

pr

pr

ąż

ąż

k

k

ó

ó

w lub pier

w lub pier

ś

ś

cieni dyfrakcyjnych, przez co staje si

cieni dyfrakcyjnych, przez co staje si

ę

ę

rozmyty.

rozmyty.

Ø

Ø

Pytanie

Pytanie

:

:

kiedy obraz takich 2 obiekt

kiedy obraz takich 2 obiekt

ó

ó

w po

w po

ł

ł

o

o

ż

ż

onych bardzo blisko siebie

onych bardzo blisko siebie

jest jeszcze rozr

jest jeszcze rozr

ó

ó

ż

ż

nialny ?

nialny ?

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Obraz dyfrakcyjny otworu ko

Obraz dyfrakcyjny otworu ko

ł

ł

owego

owego

Pier

Pier

ś

ś

cienie

cienie

Airy

Airy

’

’

ego

ego

(kolejne rz

(kolejne rz

ę

ę

dy maksim

dy maksim

ó

ó

w

w

obrazu dyfrakcyjnego)

obrazu dyfrakcyjnego)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Zbieranie

Zbieranie

ś

ś

wiat

wiat

ł

ł

a rozproszonego

a rozproszonego

przy pomocy soczewki

przy pomocy soczewki

Jong-Ho

L

ee, Kyungpook

N

ational

U

nive

rsity, Korea, www.palgong.knu.ac.kr

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Kryterium

Kryterium

Rayleigha

Rayleigha

Obrazy dyfrakcyjne blisko po

Obrazy dyfrakcyjne blisko po

ł

ł

o

o

ż

ż

onych obiekt

onych obiekt

ó

ó

w zaczynaj

w zaczynaj

ą

ą

si

si

ę

ę

na siebie

na siebie

nak

nak

ł

ł

ada

ada

ć

ć

.

.

Rayleigh zaproponowa

Rayleigh zaproponowa

ł

ł

kryterium, wedle kt

kryterium, wedle kt

ó

ó

rego

rego

obrazy s

obrazy s

ą

ą

jeszcze

jeszcze

rozr

rozr

ó

ó

ż

ż

nialne, gdy maksimum rozk

nialne, gdy maksimum rozk

ł

ł

adu nat

adu nat

ęż

ęż

enia obrazu dyfrakcyjnego

enia obrazu dyfrakcyjnego

jednego z obiekt

jednego z obiekt

ó

ó

w pokrywa si

w pokrywa si

ę

ę

z 1

z 1

-

-

szym minimum

szym minimum

rozk

rozk

ł

ł

adu nat

adu nat

ęż

ęż

enia obrazu dyfrakcyjnego drugiego.

enia obrazu dyfrakcyjnego drugiego.

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Kryterium

Kryterium

Rayleigha

Rayleigha

i

i

Abbego

Abbego

Przyjmuj

Przyjmuj

ą

ą

c

c

kryterium

kryterium

Rayleigha

Rayleigha

mo

mo

ż

ż

na pokaza

na pokaza

ć

ć

,

,

ż

ż

e 2

e 2

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

a

a

ś

ś

wiat

wiat

ł

ł

a o jednakowym nat

a o jednakowym nat

ęż

ęż

eniu s

eniu s

ą

ą

rozr

rozr

ó

ó

ż

ż

nialne przez uk

nialne przez uk

ł

ł

ad

ad

optyczny, gdy minimalna odleg

optyczny, gdy minimalna odleg

ł

ł

o

o

ść

ść

k

k

ą

ą

towa

towa

θ

θ

r

r

mi

mi

ę

ę

dzy nimi wynosi:

dzy nimi wynosi:

1, 22

arcsin

r

d

λ

θ

≥

1, 22

1, 22

0,61

0,5

(2 sin )

f

f

r

d

n

f

NA

NA

λ

λ

λ

λ

θ

⎛

⎞

=

=

=

=

⎜

⎟

⎝

⎠

Kryterium

Kryterium

Abbego

Abbego

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Jak poprawi

Jak poprawi

ć

ć

rozdzielczo

rozdzielczo

ść

ść

uk

uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w

w

litografii projekcyjnej ?

litografii projekcyjnej ?

1)

1)

k

k

1

1

Ì

Ì

2)

2)

λ

λ

Ì

Ì

3)

3)

NA

NA

Ê

Ê

1

0,61(0,5)

r

k

NA

NA

λ

λ

=

=

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Redukcja

Redukcja

k

k

1

1

k

k

1

1

w og

w og

ó

ó

lno

lno

ś

ś

ci zale

ci zale

ż

ż

y od w

y od w

ł

ł

asno

asno

ś

ś

ci uk

ci uk

ł

ł

adu projekcyjnego

adu projekcyjnego

(techniki projekcji, parametr

(techniki projekcji, parametr

ó

ó

w element

w element

ó

ó

w optycznych,

w optycznych,

w

w

ł

ł

asno

asno

ś

ś

ci fotorezystu, ...)

ci fotorezystu, ...)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Redukcja

Redukcja

k

k

1

1

Wp

Wp

ł

ł

yw

yw

redukcji

redukcji

k

k

1

1

(a tak

(a tak

ż

ż

e

e

zwi

zwi

ę

ę

kszania

kszania

NA

NA

)

)

na

na

popraw

popraw

ę

ę

rozdzielczo

rozdzielczo

ś

ś

ci

ci

uk

uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w litografii

w litografii

wykorzystuj

wykorzystuj

ą

ą

cych

cych

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

a

a

ś

ś

wiat

wiat

ł

ł

a o r

a o r

ó

ó

ż

ż

nych

nych

d

d

ł

ł

ugo

ugo

ś

ś

ciach fali

ciach fali

λ

λ

.

.

T.Tokunaga et al.., „Semiconductor manufacturing and inspection…”, Hitachi Rev., 49 (2000) 199

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Technika korekcji efekt

Technika korekcji efekt

ó

ó

w blisko

w blisko

ś

ś

ci

ci

(

(

optical

optical

proximity

proximity

correction

correction

OPC

OPC

)

)

Przy wymiarach odwzorowywanych obiekt

Przy wymiarach odwzorowywanych obiekt

ó

ó

w

w

por

por

ó

ó

wnywalnych z

wnywalnych z

λ

λ

wskutek dyfrakcji kraw

wskutek dyfrakcji kraw

ę

ę

dzie obraz

dzie obraz

ó

ó

w

w

ulegaj

ulegaj

ą

ą

rozmyciu (skutek utraty sk

rozmyciu (skutek utraty sk

ł

ł

adowych o wy

adowych o wy

ż

ż

szych

szych

cz

cz

ę

ę

sto

sto

ś

ś

ciach przestrzennych).

ciach przestrzennych).

Techniki OPC wykorzystuj

Techniki OPC wykorzystuj

ą

ą

fakt, i

fakt, i

ż

ż

efekty te mo

efekty te mo

ż

ż

na

na

obliczy

obliczy

ć

ć

(aczkolwiek zazwyczaj tylko z pewnym

(aczkolwiek zazwyczaj tylko z pewnym

przybli

przybli

ż

ż

eniem) i uwzgl

eniem) i uwzgl

ę

ę

dnia

dnia

ć

ć

przy projektowaniu masek

przy projektowaniu masek

(oraz ich wykonywaniu)

(oraz ich wykonywaniu)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Technika korekcji efekt

Technika korekcji efekt

ó

ó

w blisko

w blisko

ś

ś

ci

ci

(

(

optical

optical

proximity

proximity

correction

correction

OPC

OPC

)

)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia pozaosiowa

Litografia pozaosiowa

(

(

off

off

-

-

axis

axis

illumination

illumination

OAI

OAI

)

)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia pozaosiowa

Litografia pozaosiowa

(

(

off

off

-

-

axis

axis

illumination

illumination

OAI

OAI

)

)

Litografia osiowa:
tracimy prążki
dyfrakcyjne
wyższych rzędów

Litografia pozaosiowa:
zbieramy część prążków
dyfrakcyjnych wyższych
rzędów

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia pozaosiowa

Litografia pozaosiowa

(

(

off

off

-

-

axis

axis

illumination

illumination

OAI

OAI

)

)

Istotna jest

Istotna jest

orientacja maski

orientacja maski

wzgl

wzgl

ę

ę

dem

dem

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

a

a

ś

ś

wiat

wiat

ł

ł

a

a

Ø

Ø

Konieczne obroty

Konieczne obroty

masek i wielokrotne

masek i wielokrotne

na

na

ś

ś

wietlanie

wietlanie

lub

lub

…

…

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia pozaosiowa

Litografia pozaosiowa

(

(

off

off

-

-

axis

axis

illumination

illumination

OAI

OAI

)

)

…

…

stosowanie apertur o r

stosowanie apertur o r

ó

ó

ż

ż

nych kszta

nych kszta

ł

ł

tach

tach

…

…

pier

pier

ś

ś

cieniowa

cieniowa

kwadrupolowa

kwadrupolowa

dipolowa

dipolowa

„

„

custom

custom

”

”

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Maski przesuwaj

Maski przesuwaj

ą

ą

ce faz

ce faz

ę

ę

(

(

phase

phase

shifting

shifting

masks

masks

PSM

PSM

)

)

Istnieje wiele rodzaj

Istnieje wiele rodzaj

ó

ó

w PSM, ale wszystkie poprawiaj

w PSM, ale wszystkie poprawiaj

ą

ą

kontrastowo

kontrastowo

ść

ść

(a wi

(a wi

ę

ę

c i rozdzielczo

c i rozdzielczo

ść

ść

) odwzorowywanego obrazu obiekt

) odwzorowywanego obrazu obiekt

ó

ó

w le

w le

żą

żą

cych

cych

blisko siebie wykorzystuj

blisko siebie wykorzystuj

ą

ą

c

c

zjawisko destruktywnej interferencji fal.

zjawisko destruktywnej interferencji fal.

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Zwi

Zwi

ę

ę

kszenie

kszenie

NA

NA

1

r

k

NA

λ

=

2

2

1

2

DOF

k

NA

λ

≅ ±

Ö

Ö

NA

NA

Ê

Ê

Ö

Ö

r

r

Ì

Ì

, ale

, ale

…

…

czyli

czyli

NA

NA

Ê

Ê

Ö

Ö

DOF

DOF

ÌÌ

ÌÌ

!!!

!!!

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Wzrost

Wzrost

sin

sin

θ

θ

?

?

Wzrost

Wzrost

n

n

? (

? (

n

n

dla powietrza = 1)

dla powietrza = 1)

sin

NA

n

θ

= ⋅

Zwi

Zwi

ę

ę

kszenie

kszenie

NA

NA

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia immersyjna

Litografia immersyjna

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Redukcja

Redukcja

λ

λ

Pierwsze generacje uk

Pierwsze generacje uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w litografii w ultrafiolecie

w litografii w ultrafiolecie

(lampy rt

(lampy rt

ę

ę

ciowe)

ciowe)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Redukcja

Redukcja

λ

λ

Najbardziej efektywny

sposób redukowania

r

,

ale i najdroższy

λ

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Redukcja

Redukcja

λ

λ

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

(

(

electron

electron

beam

beam

lithography

lithography

–

–

EBL

EBL

)

)

gdzie:

gdzie:

m

m

e

e

–

–

masa spoczynkowa

masa spoczynkowa

e

e

-

-

U

U

–

–

napi

napi

ę

ę

cie przyspieszaj

cie przyspieszaj

ą

ą

ce

ce

e

e

-

-

e

e

h

qU

m qU

m c

λ

=

⎛

⎞

+

⎜

⎟

⎝

⎠

2

2

1

2

U

U

[

[

kV

kV

]

]

λ

λ

[

[

Å

Å

]

]

1

1

~ 0,4

~ 0,4

20

20

~ 0,09

~ 0,09

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Budowa urz

Budowa urz

ą

ą

dzenia:

dzenia:

„

„

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

o

o

e

e

-

-

„

„

uk

uk

ł

ł

ad formowania,

ad formowania,

odchylania i przes

odchylania i przes

ł

ł

aniania

aniania

wi

wi

ą

ą

zki

zki

„

„

stolik z na

stolik z na

ś

ś

wietlanym pod

wietlanym pod

ł

ł

o

o

ż

ż

em

em

„

„

komputerowy uk

komputerowy uk

ł

ł

ad sterowania

ad sterowania

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

S.M. Sze, „Semiconductor devices. Physics and technology”, John Wiley & Sons, New York, 1985

Uk

Uk

ł

ł

ad odwzorowywania typu

ad odwzorowywania typu

„

„

direct

direct

write

write

”

”

(na

(na

ś

ś

wietlanie

wietlanie

rezystu

rezystu

bez masek)

bez masek)

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

–

–

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

a

a

e

e

-

-

Typ

Jasność

[A/cm

2

/sr]

Wielkość

obszaru

emisji

Rozrzut

energii

[eV]

Próżnia

[Tr]

Temperatura

[K]

W

-------------------

W + Th

~10

5

25

μm

2…3

~10

-6

2700

------------------

< 2700

LaB

6

Termiczna

emisja polowa

(Schottky’ego)

Zimna emisja

polowa

~10

6

10

μm

2…3

~10

-8

1800

~10

8

20 nm

0,9

~10

-9

1800

~10

9

5 nm

0,22

~10

-10

~300

źródła polowe

źródła termiczne

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

„

„

wi

wi

ą

ą

zk

zk

ę

ę

trzeba skupia

trzeba skupia

ć

ć

„

„

finalna

finalna

ś

ś

rednica wi

rednica wi

ą

ą

zki

zki

–

–

kilka

kilka

nm

nm

, kszta

, kszta

ł

ł

t owalny, ale

t owalny, ale

stosuj

stosuj

ą

ą

c przes

c przes

ł

ł

ony mo

ony mo

ż

ż

na go modyfikowa

na go modyfikowa

ć

ć

,

,

np

np

. kwadrat

. kwadrat

„

„

odchylanie

odchylanie

elektrostatyczne b

elektrostatyczne b

ą

ą

d

d

ź

ź

magnetyczne

magnetyczne

Litografia elektronowa

Litografia elektronowa

–

–

wi

wi

ą

ą

zki

zki

e

e

-

-

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

–

–

oddzia

oddzia

ł

ł

ywanie

ywanie

e

e

-

-

z

z

rezystem

rezystem

K. Waczyński, A. Wróbel, „Technologie mikroelektroniczne. Cz.1...”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2001

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

–

–

sposoby na

sposoby na

ś

ś

wietlania (systemy analizuj

wietlania (systemy analizuj

ą

ą

ce)

ce)

skan

skan

rastrowy

rastrowy

na

na

ś

ś

wietlanie rastrowe

wietlanie rastrowe

(piksel po pikselu +

(piksel po pikselu +

przes

przes

ł

ł

ony)

ony)

S. Wolf and R.N. Tauber, „Silicon Processing for the VLSI Era. Vol.1...”, Lattice Press, Sunset Beach, CA, 1987

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

–

–

sposoby na

sposoby na

ś

ś

wietlania (systemy analizuj

wietlania (systemy analizuj

ą

ą

ce)

ce)

na

na

ś

ś

wietlanie wektorowe

wietlanie wektorowe

(tylko obszar

(tylko obszar

odwzorowywany)

odwzorowywany)

skan

skan

wektorowy

wektorowy

S. Wolf and R.N. Tauber, „Silicon Processing for the VLSI Era. Vol.1...”, Lattice Press, Sunset Beach, CA, 1987

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

–

–

sposoby na

sposoby na

ś

ś

wietlania

wietlania

(systemy

(systemy

analizuj

analizuj

ą

ą

co

co

-

-

projekcyjne

projekcyjne

)

)

Uk

Uk

ł

ł

ad o kszta

ad o kszta

ł

ł

towanej wi

towanej wi

ą

ą

zce

zce

Uk

Uk

ł

ł

ad o zmiennie

ad o zmiennie

kszta

kszta

ł

ł

towanej wi

towanej wi

ą

ą

zce

zce

K. Waczy

ński, A. Wróbel,

„Technologie mikroelektroniczne. Cz.1...”

,

Wyd

awnictwo Politechniki

Śl

ąskiej, Gliwice, 2001

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

–

–

sposoby na

sposoby na

ś

ś

wietlania

wietlania

(systemy

(systemy

analizuj

analizuj

ą

ą

co

co

-

-

projekcyjne

projekcyjne

)

)

Na

Na

ś

ś

wietlanie

wietlanie

S. Wolf and R.N. Tauber, „Silicon Processing for the VLSI Era. Vol.1...”, Lattice Press, Sunset Beach, CA, 1987

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

–

–

sposoby na

sposoby na

ś

ś

wietlania (systemy projekcyjne)

wietlania (systemy projekcyjne)

System projekcyjny 1:1 (ELIPS)

System projekcyjny 1:1 (ELIPS)

K. Waczyński, A. Wróbel, „Technologie mikroelektroniczne. Cz.1...”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2001

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

-

-

ograniczenia

ograniczenia

Rozpraszanie elektron

Rozpraszanie elektron

ó

ó

w

w

(symulacja dla 2 r

(symulacja dla 2 r

ó

ó

ż

ż

nych energii wi

nych energii wi

ą

ą

zki)

zki)

w przód

wsteczne

P.Rai

C

houdhury,

„Handbook

of

Microlithography,…vol.1. Microlithography”

,

Chapt.2, M.A. Mc-Cord

and

M.J. Rooks

(eds.), Bellingham, WA, 1997

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

elektron

elektron

ó

ó

w

w

-

-

rozpraszanie wsteczne (skutki)

rozpraszanie wsteczne (skutki)

Efekty niedo

Efekty niedo

ś

ś

wietlenia (

wietlenia (

intra

intra

-

-

proximity

proximity

effects

effects

)

)

oraz prze

oraz prze

ś

ś

wietlenia (

wietlenia (

inter

inter

-

-

proximity

proximity

effects

effects

)

)

S. Wolf and R.N. Tauber, „Silicon Processing for the VLSI Era. Vol.1...”, Lattice Press, Sunset Beach, CA, 1987

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

jon

jon

ó

ó

w

w

(

(

(

(

focused

focused

/

/

showered

showered

)

)

ion

ion

beam

beam

lithography

lithography

–

–

IBL

IBL

)

)

Ź

Ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

a jon

a jon

ó

ó

w:

w:

„

„

gazowe

gazowe

„

„

ciek

ciek

ł

ł

e metaliczne

e metaliczne

„

„

plazmowe

plazmowe

pozosta

pozosta

ł

ł

e elementy aparatury

e elementy aparatury

analogiczne do uk

analogiczne do uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w EBL

w EBL

S. Wolf and R.N. Tauber, „Silicon Processing for the VLSI Era. Vol.1...”, Lattice Press, Sunset Beach, CA, 1987

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia wi

Litografia wi

ą

ą

zk

zk

ą

ą

jon

jon

ó

ó

w

w

(

(

(

(

focused

focused

/

/

showered

showered

)

)

ion

ion

beam

beam

lithography

lithography

–

–

IBL

IBL

)

)

S.M. Sze, „Semiconductor devices. Physics and technology”, John Wiley & Sons, New York, 1985

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia rentgenowska

Litografia rentgenowska

(

(

X

X

-

-

ray

ray

lithography

lithography

)

)

Rozdzielczo

Rozdzielczo

ść

ść

:

:

λ

λ

= 4

= 4

…

…

50

50

Å

Å

Ø

Ø

d

d

rez

rez

= 400

= 400

nm

nm

Ø

Ø

b

b

= 12,7

= 12,7

…

…

44,7

44,7

nm

nm

b

d

λ

≅

S.M. Sze, „Semiconductor devices. Physics and technology”, John Wiley & Sons, New York, 1985

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia rentgenowska

Litografia rentgenowska

(

(

X

X

-

-

ray

ray

lithography

lithography

)

)

najcz

najcz

ęś

ęś

ciej stosowane

ciej stosowane

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

a (lampy) rentgenowskie

a (lampy) rentgenowskie

S. Wolf and R.N. Tauber, „Silicon Processing for the VLSI Era. Vol.1...”, Lattice Press, Sunset Beach, CA, 1987

Zak

Zak

ł

ł

ad Przyrz

ad Przyrz

ą

ą

d

d

ó

ó

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

w Mikroelektroniki i Nanoelektroniki,

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszaw

skiej

skiej

Litografia rentgenowska

Litografia rentgenowska

(

(

X

X

-

-

ray

ray

lithography

lithography

)

)

Ograniczenia:

Ograniczenia:

„

„

efekty geometryczne wynikaj

efekty geometryczne wynikaj

ą

ą

ce z

ce z

quasi

quasi

-

-

punktowego charakteru

punktowego charakteru

ź

ź

r

r

ó

ó

de

de

ł

ł

:

:

-

-

efekty przesuni

efekty przesuni

ęć

ęć

,

,

-

-

efekty p

efekty p

ó

ó

ł

ł

cienia,

cienia,

g

a

L

ζ

=

g

d

r

L

=

S. Wolf and R.N. Tauber, „Silicon Processing for the VLSI Era. Vol.1...”, Lattice Press, Sunset Beach, CA, 1987