منابع نوري در لیتوگرافی

منابع نوري

احتمالاً براي بيشتر خوانندگان آشکار است که به دست آوردن  قدرت تفکيک بيشتر در لیتوگرافی مستلزم استفاده از فوتونهايي با طول موج کوچکتر است. تصاوير توليد شده توسط سیستم های لیتوگرافی امروزي محدود به پراش[1] اند و  اثرات پراش شديداً وابسته به طول موج پرتو نوردهي است. اين مسئله را به زودي با جزئيات بيشتري توضيح خواهيم داد، اما در اين بخش ابتدا بحث مربوط به توليد نور در سیستم های لیتوگرافی امروزي را بررسي مي کنيم. از ديدگاه تاريخي، در بيشتر سامانه هاي لیتوگرافی از چراغ هاي قوس الکتريکي[2] به عنوان منبع نور اصلي استفاده شده است. اين چراغها معمولاً از يک محفظه شيشه اي بسته تشکيل مي شوند که در درون آن بخارHg قرار دارد. دو الکترود رسانا در داخل محفظه به فاصله چند ميلي متر از يکديگر قرار دارند. به کمک ولتاﮋ بالايي که مي تواند گاز را يونيزه کند (به طور نمونه چند کيلو ولت) ، يک قوس الکتريکي بين الکترودها ايجاد مي شود. پس از آنکه گاز يونيزه شد، مثل پلاسما[3] عمل مي کند. از نظر مفهومي مشابه استفاده پلاسما درسامانه ها ي رسوبي و زدايشي که در دیگر بخش ها توضيح داده خواهند شد، مي باشد. در داخل چراغ قوس الکتريکي، پلاسما رسانا و متشکل از يونها، الکترون ها و گونه هاي خنثي است. چراغهايي که به طور نمونه در فتو لیتوگرافی به کار مي روند در حدود يکKW توان مصرف مي کنند. در دماي اتاق فشار بخار جيوه در حدود 1 اتمسفر است، اما همينکه چراغ شروع به کار کند، مصرف توان به سرعت موجب افزايش دماي آن مي شود و بدين ترتيب فشار داخل آن به حدود 20 تا 40 اتمسفر مي رسد.

انتشار نور به واسطه دو فرايند رخ مي دهد. الکترون هاي آزاد در پلاسما دماي موثري در حدود K ˚40000 دارند و مطابق قانون جسم سياه پلانک، نور از خود منتشر مي کنند. طول موج متناظر با اين دما، در حوزه ماوراي بنفش خيلي عميق قرار دارد و ازطول موج متناظر با شکاف انرژي سيليکاي گداخته که از آن  براي ساختن محفظه شيشه اي چراغ استفاده میشود، کوچکتر مي باشد . بنابراين بیشتر اين تابش،  قبل از اينکه از چراغ خارج گردد، جذب مي شود. منشا دوم، نور منتشر شده از خود اتم هاي جيوه است. برخوردهاي ما بين الکترون هاي آزاد و اتم هاي جيوه در گاز، به بعضي از الکترون ها ي موجود در جيوه انرژي مي دهد و آنها را به ترازهاي انرژي بالاتر مي برد.  وقتي اين الکترون ها به تراز انرژي پايين تر خود بر مي گردند، فوتون هايي با انرژي هاي (فرکانس هاي) خاصي که به وسيله ترازهاي انرژي مجاز در اتم جيوه مشخص مي شوند، تابش مي کنند. اين فرايند بسيار شبيه آنچه در شکل ... نشان داده شده است، مي باشد. . در مورد جيوه به ازاي برخي از طول موجهاي UV، تابش شديد وجود دارد. اکثر گام زنها صرفاً با جذب طول موجهاي ناخواسته از يک طول موج استفاده مي کنند. اگر اين ابزارهاي لیتوگرافی نياز به متمرکز کردن فقط يک طول موج داشته باشند، طراحي سامانه ها ي لیتوگرافی پيچيده در اين ابزارها بسيار آسان تر مي شود. دو طول موج که معمولاً مورد استفاده قرار مي گيرند، عبارتند از nm436 (خط –(g  و nm 365 (خط – i ). اکثر ابزارهاي لیتوگرافی در اوايل دهه 1990 از خط -g  استفاده مي کردند.

با اين وجود امروزه با کمتر شدن پهناي خطوط از خط - i به لحاظ قدرت تفکيک بهتري که فراهم مي آورد، بيشتر استفاده مي شود. بعضي از ابزارهاي لیتوگرافی مخصوصاً چاپگرهاي مجاورتي و تماسي ساده از گستره وسيعتري از طول موج هاي نور (چندين خط از منبع جيوه) براي نوردهي استفاده مي کنند، زيرا در اين سامانه  ها  متمرکز کننده نوري[4] وجود ندارد.

در فناوري نسل μm 35/0 گام زنهاي خط i بر عرصه توليد غالب بودند. در نسلهاي ماوراي μm35/0 بايد از طول موجهاي نوردهي کوتاهتر و منابع نوري جديد استفاده شود. درخشان ترين منابع در بخش عميق[5] UV از طيف نوري، ليزرهاي اکسايمري[6] هستند. دو موردي که در لیتوگرافی از اهميت خاصي برخوردارند عبارتند از : KrF (nm248) و ArF(nm193) . در ليزرهاي اکسايمري دو عنصر وجود دارند که به طور طبيعي در حالت غيربر انگيخته شان واکنشي انجام نمي دهند. (اغلب يک گاز کمياب و يک ترکيب هالوژن دار). به هر حال اگر اين عناصر (براي مثال Kr و 3NF ) تحريک شوند، يک واکنش شيميايي شکل مي گيرد که براي مثال  KrF توليد مي شود. وقتي که مولکول برانگيخته شده به حالت پايه اش برمي گردد،  يک فوتون در ناحيه UV عميق[7] منتشر مي شود و مولکول شکسته مي شود. بنابراين انرژي بايد به طورمداوم معمولاً از طريق يک سامانه تخليه الکتريکي پالسي داخلي[8] فراهم آيد تا گونه هاي تحريک شده جايگزين گردند. معمولاً فرکانس منبع ليزر چند صد Hz اختيار مي شود وعموماً براي کمينه کردن اغتشاشهاي نقطه اي[9] در هر مکان نوردهي روي قرص تقريباً از 100 فلاش استفاده مي گردد. در هر مکان نوردهي جمعاً چند صد ميلي ژول انرژي فراهم مي شود. در گام زن ها اين انرژي بر سطحي از قرص به مساحت چند سانتي متر مربع متمرکز مي گردد تا زمان نوردهي قابل قبولي به دست آيد. در اين نوع منابع نوردهي، چندين مشکل وجود دارد که شامل قابليت اعتماد[10] و طول عمر ليزر،  شفافيت بخش هاي نوري سامانه هاي عدسي در اين طول موج ها و يافتن محافظ هاي مناسب مي باشد. اکثر اين مشکلات براي طول موج KrF ) nm248( حل شده است و اين منبع اکنون در توليدات تجاري نسلهاي mμ25/0 و mμ18/0 مورد استفاده قرار مي گيرد. براي نسل هاي فناوري mμ13/0 و mμ 1/0 ، منبع ArF بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد. در حال حاضر اين تصوير براي نسل هاي فناوري کمتر از mμ 1/0 خيلي مبهم است.



1- Diffraction

2- Arc Lamp

3- Plasma

1- Focusing  Optics

2- Deep Ultraviolet 

3- Excimer

1- Deep Ultraviolet

2- Internal Pulse Discharge

3- Specle noise 

4- Reliability

 

مقایسه اقلام
پر بازدیدترین محصولات
طراحی و اجرا: فروشگاه ساز سبدخرید