Нанообъекты занимают промежуточное состояние между атомно-молекулярным и конденсированным непрерывным (континуальным) состоянием вещества, к которому относятся объекты микро- и макромира
|
Скачать 0.54 Mb.
|
|
Следует подчеркнуть, что нанообъекты занимают промежуточное состояние между атомно-молекулярным и конденсированным непрерывным (континуальным) состоянием вещества, к которому относятся объекты микро- и макромира. Нанообъекты могут формироваться из более крупных непрерывных объектов макро- или микроскопического уровня вещества путем их диспергирования (измельчения, рассеяния) (диспергационными методами нанотехнологий) или подходом «сверху вниз» (top-down) и из более мелких дискретных объектов (молекул, атомов и ионов) атомно-молекулярного уровня вещества путем их конденсации (объединения, уплотнения) (конденсационными методами нанотехнологий) или подходом «снизу вверх» (bottom up). Следует отметить, что нанообъекты, полученные конденсационными методами более термодинамически и химически устойчивы, чем нанообъекты, полученные диспергационными методами. Соответственно наносистемы (наноструктурированные вещества, материалы и среды) также могут формироваться из нанообъектов диспергационными и конденсационными методами. Применительно к микроэлектронному производству диспергационные методы основаны на стратегическом подходе «сверху вниз» (top-down), т.е. осуществляется локальное удаление ненужных областей функциональных слоев (ФС) путем их травления. При таком подходе точность воспроизведения размеров элементов структур (разрешение, локальность травления) в горизонтальной плоскости обеспечивается с помощью резистивных масок, сформированных в процессах литографии с использованием радиационного воздействия . А точность воспроизведения размеров структур в вертикальной плоскости обеспечивается точностью воспроизведения и контроля: - толщин функциональных слоев в процессах осаждения, нанесения, окисления, модификации и полировки на планарных и рельефных поверхностях; - глубин и профилей в процессах травления;
В настоящее время промышленная реализация уровня технологии (УТ) ИМС осуществляется помощью процессов и оборудования радиационной литографии начинается с получения требуемых топологических норм (минимальных размеров элементов) в полимерных маскирующих слоях (в резистивных масках), нанесенных на функциональные слои (ФС) пластины (подложки). При производстве ИМС необходимо обеспечивать точность совмещения топологии различных ФС на пластинах не хуже (20 - 40)% от значения минимального размера элемента топологии. Перенос созданных топологических рисунков на поверхность подложки или в функциональные слои, расположенные на поверхности подложки, осуществляется с помощью процессов травления, а в объем материала подложки с помощью процессов ионной имплантации с последующим удалением резистивной маски. В качестве радиационного воздействия могут быть использованы фотоны различных энергий, рентгеновские лучи и потоки электронов и ионов (см. рис. 2). В зависимости от вида радиационного воздействия литография и ее основные элементы шаблоны или маски называются фото-, рентгено-, электроно- и ионо- соответственно литографией, шаблонами и масками. В 2000 году мировой консорциум производителей микросхем International SEMATECH Inc. принял решение, что индустрии необходимо два метода литографии: один высоко производительный для массового производства кристаллов схем памяти и микропроцессоров, а другой менее производительный для малых объемов заказных и специализированных ИМС. Заводы с массовым производством ИМС для обеспечения требуемой рентабельности требуют от процессов литографии обеспечения максимальной производительности (60 - 120) пластин в час, тогда как минифабрики обычно работают со средней производительностью процессов в (20 - 25) пластин/час. Для обеспечения промышленной производительности процессов литографии необходимо использовать шаблоны для проекционного (параллельного) экспонирования резистивных слоев. Для лучевых и проекционных литографий с использованием резистивных масок разрешение R определяется минимальным размером элемента или зазора в регулярных плотно упакованных структурах Lmin = 1/2 min pitch, воспроизводимо и стабильно получаемым в резистивных масках. Лучевые (последовательные) литографии, при которых резистивные слои экспонируются путем программируемо последовательного перемещения (сканирования) по их поверхности сфокусированных пучков (лучей) света, рентгеновского излучения, электронов и ионов, имеют очень низкую производительность (от десятков минут до нескольких часов на одну пластину). Лучевые литографии применяются для изготовления комплектов шаблонов, масок и опытных образцов приборов и микросхем. Для лучевых литографий минимальный размер Lmin, получаемый в резисте, связан с диаметром луча Db практическим соотношением Lmin = (4 - 5)∙Db. Системы проекционной литографии характеризуются двумя основными параметрами: минимальным размером Lmin и глубиной фокуса Df, определяемым по следующим формулам: Lmin = k1(λ/NA), (2.1) Df = k2[λ/(NA)2], (2.2) где λ - длина волны экспонирующего излучения; NA = n∙sin(α/2) и α - числовая апертура и апертурный угол выходной проекционной линзы; n - показатель преломления среды между выходной проекционной линзой и слоем фоторезиста (ФР) на пластине; k1 и k2 - характеристические постоянные, отражающие специфику всего литографического процесса.  Глубина фокуса (deep of focus - DOF) Df - это область около фокальной плоскости выходной (последней) проекционной линзы литографической системы, в которой уменьшенное (обычно в 4 или 5 раз) изображение топологического рисунка шаблона еще имеет адекватную (достаточную) для процесса переноса на резистивный слой пластины четкость. Для электронов, протонов и ионов в качестве длины волны используется длина волны де Бройля, которая определяется по формуле: λB = h/(2∙m∙e∙U)0,5 (2.3) где h = 6,626∙10-34Дж∙сек - постоянная Планка; m и e - масса и заряд частицы; U - ускоряющее напряжение в вольтах. Для электронов длина волны де Бройля в нанометрах определяется как λe ≈ 1,23/(U)0,5, для протонов - как λp ≈ 2,87∙10-2/(U)0,5 и для однозарядовых ионов - как λi ≈ 2,88 ∙10-2 /(M∙U)0,5, где U - ускоряющее напряжение в вольтах; M - молекулярная масса иона в углеродных единицах массы. Из-за того, что массы ионов значительно больше масс электронов, λi « λe , что позволяет разрабатывать системы проекционной ионной литография (ПИЛ) (ion projection lithography - IPL) с экстремально малой числовой апертурой и большими полями экспонирования. Например, при U=100 кэВ ионы гелия имеют λB=5∙10-5 нм, что при NA=10-5 дает Lmin=2,5 нм и Df=±500 мкм. Но реально из-за эффектов расширения ионных пучков за счет кулоновского взаимодействия зарядов системы ПИЛ обеспечивают разрешение не более 50 нм. Такое же разрешение обеспечивают системы проекционной электронной литографии (projection electron lithography - PEL). Теневая рентгеновская литография (ТРЛ) с зазором без уменьшения топологического рисунка рентгеношаблона (1х X - ray) с λ = 1 нм (0,4 - 2,0 нм), разрешение которой определяется: как Lmin = k(λ·d)0,5, где k - характеристическая постоянная процесса в диапазоне от 1 до 2, d - расстояние (зазор) между рентгеношаблоном и пластиной. При d = (20 - 40) мкм, Lmin = (150 - 400) нм. В качестве источника рентгеновского излучения в системах ТРЛ используются источники на основе: электронных пучков, лазерной плазмы и синхротронного излучения. При использовании высокоинтенсивного и хорошо коллимированного синхротронного рентгеновского излучения разрешение ТРЛ повышается до 40 - 60 нм. Кроме того в проекционных системах электронной, ионной и рентгеновской литографий одним из ненадежных элементов являются шаблоны, которые представляют собой, либо очень тонкие (толщиной несколько мкм) мембраны, на которые нанесен топологический рисунок из пленки, поглощающей частицы или излучение (абсорбер), либо топологический рисунок сформирован в виде сквозных областей. Безмасочные проекционные и лучевые радиационные литографические процессы, реализуемые в лабораторных условиях, не получили промышленного внедрения из-за низкой производительности, повреждения поверхностных функциональных слоев и плохой контролируемости бокового профиля осаждаемых и травимых элементов. В последние годы появились новые лабораторные нелитографические (на основе эффектов самоформирования) и литографические (с использованием воздействия нанозондов и нанопечати) методы получения топологии наноструктур, наноприборов и наносистем. Однако возникновение этих методов, в первую очередь, обусловлено развитием и исследованиями наноразмерного (1 - 100) нм уровня структуры Материи: его физики, химии и биологии. В нелитографических методах для создания наноразмерного топологического рисунка предпринимаются попытки использовать стратегический подход «снизу вверх» (bottom-up), т.е. осуществить управляемую безотходную самосборку (self-assembly) или самоорганизацию элементов структуры, прибора или системы из атомов, молекул или кластеров. Самосборка заключается в спонтанной ассоциации как минимум двух или более компонентов, приводящей к образованию или дискретных супермолекул, или протяженных полимолекулярных ансамблей (молекулярные слои, пленки и т.п.). При этом процесс ассоциации происходит за счет межмолекулярных (нековалентных) взаимодействий. Самоорганизация - это многокомпонентная межмолекулярная упорядоченная самоассоциация, включающая системы, в которых возможно спонтанное возникновение порядка в пространстве (структурного порядка) и/или во времени (временного (динамического) порядка). Таким образом, самоорганизация включает взаимодействия и интеграцию, обусловливающие коллективное поведение, и является более узким термином, чем самосборка. Однако все нелитографические методы имеют существенное ограничение, связанное с недостаточной контролируемостью и воспроизводимостью процессов самоформирования по размерам, степени упорядоченности или месту расположения наноструктур на пластине (подложке). Их главная проблема заключается в невозможности трансляции идеального порядка на большие расстояния. Как правило, размеры идеально упорядоченных областей в указанных технологических процессах не превышают нескольких микрон, в отличие от природных объектов, например снежинок, с дальним порядком симметрии. Необходимо провести большой комплекс научно-исследовательских работ для реализации возможности интеграции нелитографических методов в современную технологию микро- и наноэлектроники. Поэтому в настоящее время все нелитографические методы формирования наноструктур имеют исключительно экспериментальный (лабораторный) характер применительно к микро- и наноэлектроники и не пригодны для промышленного использования в производстве ИМС и наноприборов. Таким образом, литографические методы получения нанотопологии являются стратегическим путем развития технологии микро- и наноэлектроники, а также производства ИМС и наноприборов. Появившиеся новые литографические методы с воздействием на поверхность обрабатываемого слоя нанозондов сканирующего туннельного и атомно-силового микроскопов, различного типа наноштампов, а также нанопечати с использованием специальных высокоразрешающих принтеров получили соответственно названия зондовой литографии (ЗЛ), наноимпринт литографии (НИЛ) и нанопечатной литографии (НПЛ). Сканирующий туннельный и атомно-силовой микроскопы (СТМ и АСМ) позволяют не только проводить операции нанолитографии, но и при обеспечении соответствующей окружающей среды дают возможность реализовать комплекс механических и физико-химических обработок для создания любых наноструктур с одновременной визуализацией и контролем этих структур. Процессы проекционной шаблонной литографии на основе рентгеновских лучей, электронов и ионов не получили промышленного распространения из-за технической сложности реализации, и уже не рассматриваются в международных прогнозах ITRS (ITRS - The International Technology Roadmap for Semiconductors) ассоциацией производителей ИС (Semiconductor Industrial Association - SIA), начиная с 2005 года, как следующее поколение процессов литографии (next generation lithography - NGL). Процессы безшаблонной сканирующей электроннолучевой литографии (e-beam direct write - EBDW), в которых резистивные слои экспонируются путем программируемого перемещения (сканирования) по их поверхности сфокусированных пучков электронов имеют высокое разрешение, но низкую производительность для экспонирования рабочих пластин с ИНС. Они применяются для изготовления комплектов фотошаблонов для проекционной фотолитографии, комплектов специальных отражающих шаблонов для проекционной ЭУФ литографии и комплектов наноштампов для наноимпринтлитографии (НИЛ) а также опытных образцов наноприборов и наносхем (ИНС). Процессы безшаблонной сканирующей ионно-лучевой литографии, в которых резистивные слои экспонируются путем программируемого перемещения (сканирования) по их поверхности сфокусированных пучков ионов, не получили широкого распространения, так как по разрешению и быстродействию уступают электроннолучевым процессам, а системы для их реализации более сложны и дорогостоящи в эксплуатации. Процессы безшаблонной сканирующей лазерной литографии, в которых резистивные слои экспонируются путем сканирования по их поверхности сфокусированных лазерных пучков, в настоящее время имеют недостаточное разрешение для получения элементов субстананометровых размеров, однако широко используются в системах лазерной генерации изображения для получения топологических рисунков на фотошаблонах и непосредственно на больших стеклянных заготовках для экранов (дисплеев). Ионнолучевые сканирующие безмасочные (без использования резистивных масок) литографические процессы не получили промышленного внедрения при обработке рабочих пластин с ИНС из-за низкой производительности ионного травления, повреждения функциональных слоев и плохой контролируемости бокового профиля травимых элементов. Однако они часто используются для подготовки образцов к исследованию на просвечивающем (трансмиссионном) электронном микроскопе (ТЭМ), для анализа причин брака в кристаллах ИНС. Лекция 3. Процессные модули (микромаршруты операций) современной оптической фотолитографии, их технологические характеристики и связи последних с характеристиками получаемых структур СБИС Для промышленного производства ИМС используются процессы проекционной фотолитографии (ПФЛ), в которых топологический рисунок фотошаблона (ФШ) (photomask) переносится на слой фоточувствительного материала - фоторезиста (ФР), нанесенного на подложку с функциональным слоем (ФС), путем прямого теневого проецирования без уменьшения размеров или путем проецирования через оптическую систему, как с уменьшением размеров, так и без уменьшения размеров элементов топологического рисунка ФШ. Поэтому ПФЛ (и системы ПФЛ) подразделяется: - на ПФЛ без уменьшения топологического рисунка ФШ - 1:1 ПФЛ или 1хПФЛ; - и на ПФЛ с уменьшением топологического рисунка ФШ в N(M) раз (N(M)=2; 4; 5 и 10) - N(M):1 ПФЛ или N(M)хПФЛ. 1хПФЛ при прямом теневом проецировании топологического рисунка ФШ подразделяется: - на контактную ПФЛ (contact PL), при которой ФШ находится в непосредственном механическом контакте с подложкой, покрытой слоем ФР; - и на ПФЛ с зазором между ФШ и покрытой слоем ФР подложкой (proximity PL). Величина зазора (gap) обычно составляет (20 - 40) мкм. При проецировании топологического рисунка ФШ через оптическую систему ПФЛ подразделяется на: - сканирующую по всей пластине без уменьшения - 1хПФЛ (1:1 wafer scan PL); - пошаговую без уменьшения - 1хПФЛ (1:1 step-and-repeat PL); |
Похожие:
 |
Совместное научно-производственное предприятие «Промэкс» Особенности... Концепция сопряжения иутк «Гранит-микро» с ведомственной сетью, предлагаемая снпп “Промэкс” |
 |
Техническое задание Предмет закупки: поставка спектрометра атомно-абсорбционного Обнинск 2014 Спектрометр атомно-абсорбционный квант. Z (Ооо «кортэк», Москва) или эквивалент в составе |
|
Профессиональный стандарт Специалист атомно-механической службы судов с ядерными энергетическими установками, судов атомно-технологического обслуживания (всех... |
|
Закон об обеспечении санитарного и эпидемического благополучия населения Сгм – система наблюдения за состоянием здоровья населения и среды жизнедеятельности, а также их оценки, анализа и прогноза с целью... |
|
Краткое руководство по применению методики поло «проективными айтем-ловушками», т е утверждениями методики. Поэтому с уверенностью можно сказать, что данный метод занимает промежуточное... |
|
Классификация патогенных микроорганизмов Инфекция является процессом взаимодействия между микро- и микроорганизмом, протекающим в конкретных условиях внешней среды |
|
Методические рекомендации мр 10. 0059-12 Состояние здоровья населения в связи с состоянием окружающей среды и условиями проживания населения |
|
Техническое задание на оказание услуг для объекта цнил ОАО «ппгхо» На сервисное обслуживание и ремонт атомно-эмиссионного спектрометра iris advantage, атомно-абсорбционного спектрофотометра solaar... |
|
S: Медицинская деонтология – это К принципам отношений между медицинскими работниками и родственниками больных относятся |
|
1 назначение Руководство по эксплуатации предназначено для изучения конструкции, принципа действия и правил эксплуатации микроскопа для морфологических... |
|
Хозяйственная деятельность любого предприятия складывается из трех... Следовательно, важнейшие объекты бухгалтерского учета на промышленном предприятии – основные и оборотные средства в их движении.... |
|
Сог-913КТ1М Запуск стенда для очистки жидкости с непрерывным выводом воды |
|
Тм ООО выставочно-торговый дом «гранит-микро» Краткое описание возможностей автоматизированного оперативно-информационного комплекса (аоик) “Гранит” для систем телемеханики на... |
|
Исследование топографии поверхности твердых тел методом атомно-силовой... Исследование топографии поверхностных твердых тел методом атомно-силовой микроскопии в неконтактном режиме. Описание лабораторной... |
|
1 Состояние и тенденции развития рынка видеотехники в стране К современной видеотехники относятся следующие образцы: телевизоры (кинескопные, жидкокристаллические (lcd) панели/матрицы (tft-панели,... |
|
Гентамицин I. Общие сведения Гентамицина сульфат 4% раствор – лекарственное средство, содержащее в качестве действующего вещества гентамицина сульфат. В 1 мл... |