О‘zbekistоn respublikаsi аxbоrоt texnоlоgiyаlаri vа kоmmunikаtsiyаlаrini rivоjlаntirish vаzirligi

III-bob. Mikroprotsessorlarga ionli va elektronli ishlov berish

3.1 Litografiya

Yuqorida aytib o‘tilganidek, juda kichik o‘lchamlardagi yarim o‘tkazgichli asboblar va IMSlar tuzilmalari elementlarni shakllantirishdan kelajagi porloq yo‘nalishi rentgen va lazer nurlanishlarining ionli va elektronli dastalaridan litografiyada foydalanish hisoblanadi.

Ion-nurli litografiya rezistorlarda o‘lchamlari 0.1mkm atrofida bo‘lgan minimal kattalikdagi elektronlarni bevosita yaratishga imkon beradi va aniq-tiniq chiziqlarga ega bo‘ladi.Ion-nurli litografiyaning asosiy kamchiliklaridan biri ion dastalarida hajmiy zaryadi katta zichlikka egaligi bo‘lib, bu uning ancha kengayib ketishiga olib keladi.Shuning uchun ion dastalarini diafragmalash zarur bo‘ladi,bu esa litografik ishlov berishning mahsuldorligini kamaytiradi.Bu kamchiligini bartaraf qilish uchun hajmiy zaryadni dastacha injeksiyalantirilgan elektronlar bilan neytronlanishadi.

Ion-nurli litografiyada qo‘llaniladigan rezistorlar ionlar juda ham sezgir bo‘lib, ularning energiyalari elektronlar nishiga qaraganda samaraliroq yutiladi.Chunki maksimal qiymatlardan ancha kichik tok zichligiga ega bo‘lgan sekundning kichik sohalarida ekspozitsiyalaydi, ma’lumki ion-nurli litografiyaning mahsuldorligi ekspozitsiya qilish vaqti bilan emas tayyorgarlik ko‘rish amaliyotlari (tagliklarni yuklash, moslashtirish) bilan aniqlanadi.

Ion-nurli litografiya yuki usuli bilan bajariladi: Fokuslashtirilgan dastak bilan skanerlash yoki polimatsiyalangan dastalar bilan nurlantirish.

Pozitiv yoki negativ qatlam bilan qoplangan rezistrning yuzasi bo‘ylab fokuslantirilgan ion dastasi bilan skanerlash paytida chiziqlarining kengligi 0.04-0.1mkm bo‘lgan rasmlar hosil qilinadi.

Kollimatsiyalangan ionlar dastasi bilan nurlantirilganida maydoni 1sm² bo‘lgan shablonning multimetrda foydalaniladi, uning ostidagi pozitiv yoki negativ qatlamli joylashtirilgan taglik avtomatik tarzda qadamba-qadam ko‘chadi va uning alohida uchastkasi navbati bilan ekspozitsiyalanadi.Ushbu usulda taglikning qizib ketishining oldi olinadi, uning termik deformatsiyasi va natijada chiziqlari kengligi 0.5mkm.ni tashkil qiluvchi rasmlar hosil qilinadi.

Ion-nurli litografiyaning fokuslashtirilgan dastalarini skanerlash usuli boshqa usullar bilan hosil qilina olmaydigan o‘ta kichik o‘lchamli elementlarning rasmlarini hosil qilishda ancha samaralidir.Kollimatsiyalangan dastalar bilan nurlanish unchalik murakkab emas va shuning uchun o‘lchamlari 0.5mkm bo‘lgan rasmli elementlarni yaratishda ancha samaralidir.Ushbu usulning kamchiligi shablonlarni hosil qilishning murakkabligi va ularning tagliklar bilan moslashtirish tizimini yaratishdagi murakkabligi hisoblanadi.

Rezistorni ekspozitsiyalash uchun elektronli litografiyada notermik effektga ega bo‘lgan elektronlar dastasidan foydalaniladi. Agar biz elektronli va yorug‘lik nurlarini taqqoslaydigan bo‘lsak,u holda 15 keV energiyaga ega bo‘lgan elektronlarning to‘lqin uzunligi 10^-2 nm.ga teng, ko‘rinadigan spektrning o‘rta qismidagi yorug‘lik nurlarining to‘lqin uzunligi esa 5·10² nm ni tashkil etadi.

Demak, elektronlar nurlarining xususiy ajrata olish qobiliyati nurlariga qaraganda 5·10⁴ nm marta yuqori ekan.

Elektron nurlarining yorug‘lik nurlariga nisbatan asosiy yutuqli tomonlari quyidagilar hisoblanadi: sezilarli darajada kichik difraksiya, bu esa yanada yuqoriroq sifatli tasvir hosil qilishga imkon beradi:

Tiniqlikning katta chuqurlikka egaligi (elektronlar dastasining diametri 0.1 mkm dan kichik bo‘lganida va 10^-9A dan katta toki bo‘lganida tiniqligining chuqurligi (±25 mkm));

Quvvati zichligining juda ham katta bo‘lishi (bir necha tartibda yuqori), bu maxsus rezistorlarni ekspozitsiyalashga imkon beradi;

Jarayon bajarilayotgan paytda ifloslanishning yo‘qligi, chunki uni vakuumda bajaradi;

Inersiyasiz boshqarish imkoniyati (elektr va magnit maydonlari yordamida), bu esa ishlov berishning tezligini va aniqligini oshiradi va bu litografiya jarayonini, hamda elektron nurlari tagliklaridan koordinata nuqtasi bilan moslashtirishni avtomatlashtirishga imkon beradi.

Elektronli litografiyada elektronlar dastasi bilan rasmlarni parallel tarzda ham, ketma-ket tarzda ham ekspozitsiya qilish mumkin.

Parallel tarzda ekspluatatsiyalashda, bu yana proeksion elektron litografiya deb ham yuritiladi, elektronli rezist qatlam qoplangan butun taglik fotoemission katod (fotokatod) orqali bir zamonaviy ishlov beriladi. Ma’lumki hamma zamonaviy uskunalarda fotokatoddan taglikka rasmning tasvirini ko‘chirish 1:1 masshtabda bajariladi. Elementlarning turli rasmlarini hosil qilish uchun yuqori aniqlikka va katta ajrata olish qobiliyatiga ega bo‘lgan fotokatodlar zarur bo‘ladi. Bunday fotokatodlarni maxsus elektrografik qurilmalarda mos rezistorlardan foydalanilgan hollarda tayyorlashadi.

Shunday qilib, yuqori mahsuldorlikka ega bo‘lishga qaramasdan, proeksion elektron litografiyadan sanoatda foydalanishga fotokatodlarni tayyorlashning murakkabligi va mos kondensiyadagi rezistorlarning yo‘qligi to‘sqinlik qiladi.

Rasm tasvirini ko‘chirish ketma-ket ekspozitsiyalashda yakka nurdan foydalaniladi va u elektronli rezist qoplangan taglik yuzasi bo‘ylab bir nuqtadan boshqasiga navbatiga ko‘chirib turiladi.Bunda ekspozitsiyalashning raster usullaridan foydalaniladi va elektron nurlarini ko‘chirishni boshqarish EHM orqali yoki fotonusxa ko‘chiruvchi qurilma bilan amalga oshiriladi.

Ushbu usul yuqori olish qobiliyatiga ega bo‘lib,bu elektron eptikasi parametrlariga,hamda elektronlarning rezist qatlamidagi sochilishiga va tagliklardan qaytishiga bog‘liq bo‘ladi, va bu o‘lchanadi 0.1-0.4 mkm bo‘lgan elementlar rasmini hosil qilishga imkon beradi.Uning mahsuldorligi hozircha past,ayniqsa nusxa ko‘chiruvchi qurilmadan foydalanilganda. Buning asosiy sababi bitta nuqtasi ekspozitsiyalashga ketadigan vaqtning ancha kattaligi bo‘lib bu tok zichligi va rezist sezgirligiga bog‘liqdir.

Rentgenlitografiya to‘lqin uzunligi 0.5-5nm bo‘lgan rentgen nurlanishi bilan shablon orqali rezistni ekspozitsiya qilishga va uni keyin travit qilishga asoslangan.

Rentgenlitografiyada maxsus uskuna shablonlar va rezistorlardan foydalaniladi. Rentgenlitografiyada hosil qilinadigan elementlarning minimal o‘lchamlari 0.3 mkmni tashkil etadi.

Rentgenlitografiyaning ajrata olish qobiliyatini oshirish uchun rentgen nurlanishini sinxronligiga aylantiradi, va natijada nurlar parallel bo‘lib qoladi.Quvvatli nurlanish manbaini yaratishning murakkabligi sababli rentgenlitografiya uzoq vaqtlar laboratoriya usuli bo‘lib qoladi.

Lazerli (rezistsiz) litografiya (3.1-rasm) to‘lqin uzunligi 300 nm bo‘lgan eksiler lazerining xlor muhitiga joylashtirilgan kremniyli taglikka ta’siriga asoslangan kimyoviy reaksiya natijasida gazsimon birikma xlor ionlari kremniy atomlari bilan lazer nurining issiqlik ta’siridagi to‘rtxlorli kremniy hosil bo‘ladi va u o‘zgaruvchan bo‘lib qoladi, tagliklarda esa travit qilingan soha hosil bo‘ladi.

3.1-rasm.Lazerli litografiya sxemasi: 1-UB nurlanishi,2-shablon,3- polikristal kremniy qatlami,4- kremniy dioksidining qatlami,5-taglik.

Lazerli litografiyada bitta amal bajariladi,chunki ekspozitsiyalash va travit qilish amallari qo‘shilgan bo‘ladi.Lazerli ishlov berishda faqat kimyoviy reaksiya sodir bo‘lganligi sababli hosil bo‘lgan nuqsonlar soni minimaldir.Xlorni ftor bilan almashtirish va to‘lqin uzunligi 150 nm bo‘lgan lazer nurlaridan foydalanish o‘lchamlari 0,25mkm bo‘lgan elementlarni yaratish imkonini beradi.Xona xaroratida 20⁰S lazer nurlari bilan ishlov berish imkoniyati diametri 206 mm bo‘lgan tagliklarda yangi tipdagi SBISlarni yaratish uchun asos bo‘la olishi mumkin.

Vakuumli (quruq) litografiyasi plazmali purkash, oqartirish hamda metallardan cho‘kma hosil qilish va elektron nurli ekspozitsiyalash uskunalaridan tashkil topgan maxsus texnologik qurilmalarda bajariladi.Xuddi shunga o‘xshash qurilma yaratilmoqda, lekin uning tarkibiga rentgen nurlari bilan ekspozitsiyalash uskunasi kiritilgan bo‘ladi.