Волновые эффекты при экспонировании

Рассматривая волновые эффекты при экспонировании, следует прежде всего остановиться на явлениях дифракции и интерференции. Как известно, дифракцией называется явление огибания излучением препятствий. Это явление приводит к проникновению излучения в область геометрической тени.

Локальные изменения интенсивности облучения возникают также при интерференциисвета из-за неравенства показателей преломления фоторезистивного материала и кремниевой пластины. За счет отражения света от поверхности кремниевой пластины и границы раздела фоторезист – пленка SiO₂ распространяются две плоские волны (рис. 9.13).

Рис. 9.13. Возникновение стоячей волны а пленке резиста в результате интерференции между падающим и отраженным светом

Монохроматическое излучение с длиной волны l (рис. 9.13, а) проникает в пленку фоторезиста слева (луч 1), проходит через резист в лежащую под ним пленку SiO₂ (луч 2) и отражается от поверхности кремниевой подложки (луч 3). Отраженный луч (луч 3) опять проходит через резист и выходит наружу. Небольшая часть излучения (луч 4) отражается от границы раздела резист – воздух, и процесс повторяется. На рис. 9.13,б показаны падающая и отраженная волны. При отражении от поверхности кремниевой пластины между указанными волнами возникает разность фаз . Наложение волн и приводит к образованию стоячей волны экспонирующего излучения (рис. 9.13, в). Стоячая волна содержит пучности максимума интенсивности и узлы минимальной интенсивности которые имеют периодический характер и проходят по всей пленке. Суммирование падающей и отраженной световых волн в пленке фоторезиста приводит к образованию стоячей волны, причем огибающая функция ее интенсивности пропорциональна sin² (d*z/ l ), где d –толщина пленки фоторезиста; l–длина волны падающего света; z – текущая координата, отсчитываемая от поверхности резиста вглубь материала.

Уменьшение длины волны экспонирующего излучения до 200–300 нм (стандартная фотолитография обычно проводится в спектральном диапазоне 300—450 нм) позволяет формировать изображение элементов топологии с размерами порядка 0,5 мкм, что в 2-3 раза лучше фактического разрешения стандартной ФЛГ. Применение этого метода требует незначительной модернизации стандартного фотолитографического оборудования. Так, все стеклянные детали установок для пропускания ими УФ-излучения необходимо заменить на кварцевые или сапфировые.