Введение к работе
Актуальность темы:
В настоящее время для процессов травления в технологии микроэлектроники характерно ужесточение требований, в частности-, по анизотропии и разрешению. Наиболее распространенные на сегодняшний день плазмо-химичоское и реактивное ионное травление зачастую не позволяют добиться желаег/ых результатов. Более современные методы, к которым можно отнеси ионно-лучеЕое (ИЛТО и реактивное иончо-лучевое травление (РИЛТ), с одной стопам сложнее аппаратурно и менее производительны, с другой сторони обладают рядом характеристик, котсрие делают их более привлекательными с точки зрения развития технологии. В частности, все лучев-е методы предоставляют широкие возможности для осуществления, 'контроля, "ак параметров травления, так и свойств изготавливаемых структур, непосредственно во время травления. Однако и для ШГГ. и для РШГГ имеется целый ряд проблем. И, пожалуй, одна из наиболее острых связана с маскированием поверхности. Исходной маской во всех процессах микроструктурирования служат розясты, которые; как известно, обладают невысокой стойкостью к ионному травлению. Более того, проблема усугубляется тем, что с переходом к размерам структур менее 1 мкм фотолитография заменяется электроннолучевой и рентгеновской литографией, а электронные и рентгеновские резисты, -во-первых, имеют меньшую толщину, а во-ьторых, характеризуются более низкой стойкостью, чем фоторезисты. Кроме того, точный перенос рисунка в Функциональный
1 '
слой затрудняется фацетированием маски, связанны с угловой зависимостью скорости травления при физическом распылении, что снижает и без того невысокие свойства резисто& как маскирующих пск'рытий при ИГР. Для решения проблем маскирования необходим поиск способов улучшения стойкости рэзистов, а так-зке развитие методов позволяющих получать толстые и более стойкие маски (например техника трехслойного резиста). Развитие техники трехслойного резиста псзволіієт помимо задачи создания маски с приемлемыми параметрами решать проблемы плана-ризации поверхности. Актуальность проблемы планаризации можно проследить на примере некоторых задач криозлектроники, связанных с изготовлением микроструктур в ВТСП керамических пленках. Неровная поєерность і'логих эпитакскальных ВТСП пленок (приближается к структуре "апельсиновой корки") связана с особенностями процессов нанесения,' и без предварительной пла-наризацйи превгдение вксокоразрешающей литографии на такой поверхности, практически, невозможно. Использование трехслойного р*ззиста и високоакизотропшх лучевых методов Шії и РШГГ' открывают, нобіїє возможности для формирования структур. А относительная простота проведения травления охлаидейных дс температуры мілкого азота к находящихся в сверхпроводящем состо-я?'ии сЛр?чцов позволяет непосредственно во время переноса рисуні-з в пленку контролировать свойства и, параметры этих структур.
1к;АЬГ: ЛЕПНОЙ рЗ'ХЯЫ ЯВЛЯЮСЬ Г
1) получение нових дшшх о механизмах ионно-лучепого,
. ' ' ?.'
травления полимерных пленок, исследование особенностей влияния ионной имплантации,' присутствия кислорода в камере образца, температури-образца, типа и энергии ионов на характеристики травления резистов.
2) применения полученных результатов для улучшения маскирующих свойств резистов при переносе рисунка методом ЮТ.
3) использование особенностей ИЛТ и разработанных способов создания ^асок повышенной стойкости в технологических процессах, позволяющих получать новнё приборные структуры.
Научная '-овизна Роботі-; состсит в следующее:
-
Ионная имплантация Arf с энергией 150 кэВ вызывает значительные изменения в пленках резистов, которые приводят к уменьшению скорости их KIT. При этгм, впервые показано, что результирующая стойкость резистоз к ИЛТ ст. е. врь диапазоне доз 10-10 ион/смт.
-
На основании данных по влиянии ионное имг. 'антэции на скорости ИЛТ резистов, а также анализа зависимостей скоростей ИЛТ резистов от энергии ионов можно сделать вывод о -значительном вкладе ралиационно-стіїліулированішх гтпоцессоо Сде-струкция и десорбция низкомолекулярных Фрагментов) з эрозии резистов при ИЛТ.
-
Впервые показано, что в результате ионной имплантации удается уменьшить уход размеров получаемых структур в Функциональный слой и повысить степень использования- масок из ре-
екстоя за счет уменьшения 3iT-$f.VT3 Свцетирования.
-
Показано, что скорость травления полиимчда мояет быть увеличена пс сраЕненив с ЙЛ.Т иокоми Аг* исдачеС: кислорода в камеру с6~ зиа. При 'этом .зффгкт,юность травления, определяется соотношением плотностей потоков ионов Аг+ и молекул кислорода J+/-0a и возрастает более чем на порядок при jVJqj, меньше 3*10 . Аналогичное увеличение эф&ектиЕ-ности травления достигается зашиой рабочего газа ионного источника с Аг на 0?. .
-
Впервые показано, что при кислородной РЖГ полимерных пле иок скорость травления монотонко возрастает в ^ 1.5 раза с псниікшєм температури образца от 295. /-'о 77К.
-
Получен» дакние по влиянию ИЛ7Г на свойства В'ГСП пленок. Показано, что изменения свойств пленок вызывается но только уменьшением их толщины, но и радиационными поврекдэниши. При атом обнаружено влияние трех Факторов: собственно об пучения, нагрева до комнатной температуры и контакта с атмосферным воздухом. После облучения дозой 7>-101В ион/см2 толщина г пенки уменьшилась с 300 до 50 им, при 3TGM температура перехода' оставалась сише 7VK. Результати. данних. экспериментов дают основание полагать, что метолом МТ возможно ! ".лучение трук-тур с размерами менее 0. 1 мкм с деградацией их свойств в допустимих пределах.
' ЇІЇїШ'ІУ-'.ККУ'ії. "r^l^'^'^m^oaO'.jlt.cooinMr .i-.tom,..4TOL J. Цікііусл^н зи-uiri.i ij.w.-іііия ^корости обтачки хшч.и на ами-:і точки 'зрения' ^асо-яния нуж;< при :'ра!:?порти-
ровке от ионного источника до образца. На основании расчетов выработаны рекомендации по вноору оптимальной скорости откзч-к-1 установок ИКР, при которой і.асееянле ионов не превышает 10.
2. Определены условия ионной имплантации, ари которну возможно улучшение маскирующих свойств резистоз в процессах ионно-лучевого тоавлесия.
3). На осноьчник проведегных исследований ыо.тао рекомендовать использование катодов ЮТ Аг+ с добавкой 0П и кислородное РИЛІ' в каче'..ТБП методов переносе- изображения в основной слой трехслойного пниста. Лри использовании данчн; методов воз-' ножно достижение высокой сепектичности 040:1). и анизотропии, что дает возможность їюр,.шроеать структуры в основном слое трехслойного резиста с большим отношением висотк к ширине (>10).
4.. Разработана мото.:чка фермьтозяния структур в ЗЇСП пленках в установке "ЯТ с контролен их сверхпроводящих свойств непосредственно вг время травления. Реалии ция основана на особенностях метода ШГГ, наиболее ва&иыми из kgtodux для данного случс'1 являютст: нечувствительность параметров распыления к температуре образца, высокий вак.'ум в камере <-ооэзца,- расположенно образца н: заземленном сг.лик.э. РазрзСстаннпй схлалс-.даемгй многопизидионный столик позволяет проводить исследования свойств нескольких ооразцов без развакуумирования. Данная к,егоди;сз откігшзєт широкие возможности для контролируемого управления свойствам"! пленок и структур'.
Основный зациіцаомие положения:
-
Использование ионной имплантации длл упрочения маскирующих свойств резистов приводит к уменьшению эффекта фаа^тироЕания. В результате возрастает степень использования маски и уменьшается боковой уход изг тавливзэмых структур.
-
Механизм ИЛТ резистов не сводится к известной модели каскадного распыления. Значительный вклад в эрозию вносят.ради-ационко-стимулировзнныэ процессы.
-
Присутствие молекулярного кислорода в камере образца приводит к ускорению ИЛТ полимерных резистов. При этом эффективность травления возрастает н" порядок при соотношении плотностей потоков ионов Аг+ и кислорода 3*10 . Использование кислорода в качестве рабочего газа ионного источника виэывает аналогичное повышение эффективности травления. При этом наблюдаемый рост скорссти травления с уменьшением температуры позволяет сделать вывод о значительной роли адсорбции кислорода как при ИЛТ Агч70г, гак и кислородном РШГГ.
-
С помощью Ї1ХГГ возможно формирование структур в ВТСП плен--ках без деградации их сверхпроводящих свойств. При этом минимальный размер структур, при котором свойства пленки изменяются в допустимых пределах, опроделяегся радиационными повреждениями и, в соотзетствии с получении.^ данными, сосіььля-ет ме :ее 0.1 мкм.
Апробация "работы:
Основное' результаты, представленные в диссертации., док-;; ладывались и обсуждались на следующих конференциях и с. .динарах: 12-я К ,'Ждуйародная Конференция Хосейского Университета, Токио, Япония; 1-я Всесоюзная конференция по Ионно-лучевой модификации материалов, Черноголовка, СССР; 2-й Всесоюзный Семинар по микролитографии, Черноголовка, СССР; 2-я Меадуна- , родная конференция по Электронно-лучевым технологиям, Варна, Болгария; 4-й Международный Семинар по Микролитографии, Черноголовка, Россия.
Публикации:
Результаты опубликованы в 4-х статьях в 'зарубежных и российских журналах (список в конце автореферата).
Структура и объем диссертации:
