Оптична литография
Оптичната литография е метод за формиране на даден релеф или топология с помощта на лъчи светлина.
Оптичната литография е първият метод за създаване на интегрални схеми. Понастоящем той е запазил позицията си на основен високоефективен метод за създаване на ултра-големи интегрални схеми. Това се случи преди всичко, защото източниците на актинично оптично излъчване бяха подобрени в продължение на десетилетия, беше възможно да се осигури точност на центрирането, необходимите минимални оптични пропуски, да се разработят нови обещаващи материали за резистивни маски, да се осигури необходимата чистота на материалите от микровключвания, както и редица други ноу-хау.
Съвременната оптична литография използва дълбоко ултравиолетово лъчение (λ= 0,2 µm - 0,3 µm), чийто източник са ексимерни лазери или живачно-ксенонови лампи.
Стандартните живачно-ксенонови дъгови лампи с високо налягане излъчват от малък обем светещо тяло и имат мощност на излъчване до 2000 вата. По-голямата част от радиацията е в топлинния компонент. За фотолитографията се използва една от лентите на линейния спектър на лампата:g-линия (435.83 nm),h-линия (404.65 nm) илиi-линия (365.48 nm). Всяка от тях съдържа около два процента от общата енергия на дъговата лампа.
Работата на ексимерните газови лазери се основава на електронни преходи на ексимерни молекули (вижте част 3). Тези молекули се състоят от два атома на инертен газ и халоген, които могат да съществуват само във възбудено състояние. Най-широко използваните ексимерни молекули са KrF* - 248 nm, ArF* - 193 nm и F* - 157 nm. Лазерите върху тези молекули произвеждат импулси с продължителност 5 - 20 ns с честота4 kHz повторение и мощност до 50 вата.
Като фоторезист се използват материали, които са чувствителни към дълбоко UV лъчение. UV фоторезисторите имат чувствителност от около 100 mJ/cm2и следователно радиационната плътност по време на експозиция трябва да бъде около 200 mW/cm2. Лазерите напълно осигуряват такава мощност на излъчване.
Операциите на оптичната литография се извършват на модерно оборудване, което представлява инсталация за прехвърляне на проекционно изображение с едновременно подравняване. Тази настройка се нарича степер. Неговата работа се основава на последователни операции за прехвърляне на топология от шаблон към силиконова пластина в акта на едно излагане на шаблона през проекционен обектив. В този случай мащабът е намален и процесите на комбиниране на маркировките върху плочата и съответните знаци върху шаблона са строго контролирани. Експозицията се извършва по команда на микропроцесора след поетапно движение на координатната маса, като се вземе предвид коригирането на координатните грешки.
За формиране на топологията върху плочата освен степери се използват скенери. Те осигуряват прехвърляне на изображение в режим на сканиране след стъпване на плочата. Такъв трансфер се осъществява чрез осветяване през диафрагма с прорез с отвор с едновременно синхронизирано движение на шаблона и плочата спрямо проекционната система. Скоростта на движение на плочата е по-голяма от скоростта на движение на шаблона толкова пъти, че е осигурено подходящото мащабиране. Тази система налага строги изисквания за точност при работа в динамичен режим.
Степерите и скенерите са най-сложното и скъпо оборудване за производство на съвременни интегрални схеми. INПонастоящем цената на степер е средно5милионадолара,цената на скенер е двойно по-висока. При преминаване към топологични норми, по-малки от 60 nm, цената ще се увеличи до 500 милиона долара. Производителността на такива инсталации за плочи с диаметър от 200 mm до 300 mm е 70 - 160 броя / час.
По-нататъшното развитие на оптичната литография е свързано с екстремната ултравиолетова литография (EUV - литография). Използва ексимерни лазери с дължина на излъчване 13,5 nm, позволяваща получаване на разделителна способност от 0,1 -0,04 микрона. Като мощни източници на светлина могат да се използват синхротрони или плазма, нагрявана от лазерен импулс или газоразряд. За разлика от литографията, използваща ексимерни лазери и емисионна среда, EUV устройствата работят само при отражение. Например източникът е отражение от шаблон с размери, последователно отражение от две параболични огледала, които намаляват изображението на шаблона с размери, и субстрат със съпротивление. При всяко отражение се губи 30% -70% от мощността на излъчване.