МЕТКИ СОВМЕЩЕНИЯ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПОДЛОЖКЕ С ОБРАТНЫМ КОНТРАСТОМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ЛИТОГРАФИИ

Полезная модель относится к технологии электронно-лучевой литографии, в частности к способу прецизионного совмещения экспонируемых топологических элементов с имеющимся на пластине топологическим рисунком.
Цель процесса совмещения состоит в координатной привязке одного или более слоев топологии к уже сформированным на поверхности пластины топологическим элементам. Процедура совмещения топологий состоит из сканирования нескольких меток, определения их координат и вычисления линейных преобразований системы координат путем сдвига, поворота и масштабирования для точного соответствия координат элементов топологии. Таким образом, точность процедуры совмещения топологий в значительной степени определяется точностью исполнения меток совмещения.
DS
Например, при формировании затворов СВЧ гетероструктурных транзисторов высокая точность совмещения топологий должна обеспечить экспонирование топологии затворов в системе резистов, расположенной в заданном участке между стоком и истоком транзистора. Точность процесса совмещения в современных СВЧ гетероструктурных транзисторах должна быть не хуже 0,1×H, где HDS - расстояние между истоком и стоком транзистора.
В большинстве топологий метка имеет крестообразную или квадратную форму и выступает над поверхностью полупроводника, поэтому метки располагают по краям топологии. Это ухудшает качество вписывания из-за возможного наличия загрязнений подложки или неровности металла метки, и требует больших временных затрат на совмещение.
В патенте US 5640053 «Inverse open frame alignment mark and method of fabrication» метка является трехслойным образованием и требует дополнительных технологических операций напыления и травления диэлектрика для ее создания.
В качестве прототипа был выбран патент SU 1567030 «Метка совмещения на подложке из арсенида галлия для электронной литографии». В этом патенте метка совмещения выполняется в виде углубления в подложке арсенида галлия, имеет плоское дно и выступы на дне углубления. Недостатком данного изобретения является то, что метка располагается на пластине далеко от вписываемых элементов топологии, что увеличивает время экспонирования и ухудшает точность вписывания, топологическая ступенька (ступень травления, выступы в полупроводнике) выполнена в одном материале подложки GaAs и обеспечивает меньший контраст отраженного электронного пучка по сравнению с контрастом металл -неметалл за счет Z-контраста отраженного электронного пучка (контраст относительно заряда ядра элемента).
Технический результат предлагаемой полезной модели, заключается в улучшении точности вписывания элементов топологии полупроводниковых приборов при электронно-лучевой литографии.
Технический результат достигается тем, что метки выполняются в виде углублений расположенных в металлическом слое контактов, причем углубления меток выполнены на всю толщину металлического слоя вплоть до последующего нижележащего неметаллического слоя и расположены в непосредственной близости от вписываемого элемента, что повышает качество вписывания и позволяет снизить время, затрачиваемое на совмещение.
Чертеж метки с углублением в металле приведен на фиг. 1, где 1 - неметалл, 2 - металл. При чтении меток время затрачивается на переезд от метки к метке и непосредственно сканирование метки. Сокращение площади расположения меток с 200 мкм до 50 мкм уменьшает время совмещения в четыре раза.
Точность совмещения зависит от расстояния метки до экспонируемого элемента. Таким образом, предложенный метод размещения меток в металлических контактах позволяет увеличить точность вписывания по сравнению с меткой, расположенной на больших расстояниях от вписываемого элемента. Степень улучшения точности зависит от близости расположения метки к экспонируемому элементу. Минимальное расстояние в предлагаемой полезной модели от метки до экспонируемого элемента, достигает 0,5 мкм.
Отличительными характеристиками меток является степень сложности изготовления, возможность вписывания на структурах различного типа и влияние метки на эффективность работы прибора. Предложенная метка практически не вносит дополнительных емкостей/индуктивностей в структуру за счет малого размера и расположения. Метка с углублением в металле обеспечивает снятие электростатического заряда за счет окружения неметаллической области метки металлом, следовательно, можно проводить процессы совмещения на плохо проводящих материалах (например, широкозонных полупроводниках GaN, SiC, AIN, ZnO, GaP, CdS).
0
1
2
0
1
2
Стандартная процедура считывания меток проводится следующим образом: измеряется интенсивность I на фиг. 2 отраженного электронного пучка от поверхности, на основе этих данных строится график. Интенсивность отраженного пучка от подложки берется за I. Координаты границ метки - левая х и правая х - вычисляются на заданном значении интенсивности, в большинстве случаев это полувысота пика максимальной интенсивности. Координаты центра рассчитываются как полусумма координат x=0.5(x+x) фиг. 2. Данная процедура определения координат центра метки проводится в двух перпендикулярных направлениях (x, y). Таким образом, для одной или нескольких меток считываются координаты положений меток, и производится преобразование координат, необходимое для совмещения топологических слоев при электронной литографии.
1
2
min
0
Процедура считывания меток с углублением в металле проводится аналогично, фиг. 3. В отличие от метки, выполненной в виде металлического выступа, предлагаемая конструкция метки в виде углубления при сканировании электронным лучом образует картину обращенного контраста. Границы контраста профиля интенсивности (x и x) отражения от метки соответствуют границам метки. Координата левой и правой границы определяются на уровне I*. I соответствует уровню неметалла (например, полупроводниковой подложки), а Ι верхнему уровню металла.
В предложенной полезной модели метки совмещения на полупроводниковой подложке с обратным контрастом для электронной литографии изготавливаются методом взрывной фотолитографии.
В топологии шаблона задаются метки, и формируются в одном процессе с фотолитографией и напылением металлических контактов, что позволяет улучшить точность вписывания и уменьшить время совмещения при электронной литографии.