Проблемы совмещения.

1. Нанесение маркерных знаков для оптики и оптическое совмещение по лазерному интерферометру. Совмещаются сигналы от образцового маркера и маркера на пластине, измеряется интерференционная картина. Точность совмещения порядка 10 нм. 2. На подложку наносится маркерный знак для самого электронного пучка. Он может быть изготовлен в виде напылённой пленки, или в виде протравленного/непротравленного окна.

Резисты для электронно-лучевой литографии.

Электроны хорошо поглощаются веществом и глубоко не проходят. Возможно формирование достаточно тонкого резиста, который будет чувствительным.

Электроны имеют высокую энергию, могут ионизовать любые уровни, в том числе остовные. Используются те же самые Резисты, что и для рентгеновской литографии. Полиметилкрилат, сополимерные резисты.

Чувствительностью резистов называют 10^-7..10^-5 Кл/см². Необходимый для сканирования за 1 нс ток пучка: 10^-21..10^-19 Кл/нм². В течение наносекунды должен появляться ток плотностью 10^-4 А/см² = 100 А/мм². Достижение 1 нм точности находится в пределах современных установок.

Введение примеси в полупроводник методом ионной имплантации.

Суть заключается в том, что ионы, образованные электрическим полем (1..100 кэВ), взаимодействуют с поверхностью мишени, которая, в случае электронного производства, является кремниевой пластиной, и внедряются в объем кристалла.

Ионы в процессе получаются положительными, поэтому устанавливают отрицательно заряженные пластины. Для точного пучка устанавливают электромагнитные/электростатические линзы (электроды, фокусирующие пучок). После получения пучок ускоряется. После ускоренного пучка для дальнейшего.. используются магнитные сепараторы. Позволяет отбирать электроны с одной энергией и одинакового изотопного состава. После магнитного сепаратора отобранные ионы попадают на мишень.

Магнитное поле искривляет траекторию движения заряженных частиц, при этом для их прохода оставляется достаточно узкий канал определенного радиуса искривления, который зависит от заряженности частиц, их… и магнитного поля. Проходят через магнитный сепаратор на мишень только определенные ионы, которые подходят под параметры.

Канал имеет конечную ширину, поэтому траектория может пройти не по радиусу загиба (он должен быть не слишком широким). Погрешность по каналу не должна превышать 1%, а толщина канала – нескольких миллиметров. Тепловое движение не может внести погрешность (по сравнению с размером щели), т.к. тепловое движение – энергия около 1 эВ, что ничтожно на фоне энергии, до которой разгоняются ионы.

Система должна находиться в вакууме, качеством не хуже чем при термическом испарении в вакууме, то есть остаточное давление≤10⁴ Па.

Взаимодействие ионов с атомами мишени. При попадании ионов в мишень происходит взаимодействие между ними. Электронные оболочки атома пересекаются с электронными оболочками ионов, что вызывает силы отталкивания. Может быть искривление траектории иона из-за взаимодействия с атомами мишени.

..атом выбивается из своего устойчивого положения, соотв., возможны распыления по поверхности мишени, если ион растерял энергию при предыдущих взаимодействиях и движется слишком медленно – возможно образование химических связей. При каждом столкновении с атомом мишени он теряет некоторую часть энергию. Столкновения могут быть описаны как столкновения двух упругих частиц в квазиклассической модели; в зависимости от массы иона и наличия/отсутствия эффекта Мизбауэра атому передается меньшее/большее количество энергии, и ион её теряет. Эффект Мизбауэра – существует резонансное поглощение. Энергия и импульс делятся между множеством атомов и ионов, чем больше количество элементов, тем меньше энергия разности(???). Ион теряет достаточно малую часть энергии, что сравнимо с энергией химических связей. Можно оценить глубину проникновения.

При взаимодействии ионов с монокристаллами глубина проникновения сильно зависит от ориентации электронного пучка относительно кристаллографических плоскостей. Если направление движения ионов совпадает с одним из кристаллографических направлений, то происходит явление каналирования, при котором ион достаточно свободно проходит между двумя атомными рядами, и поскольку не взаимодействует с атомами, проникает глубже, нежели при случайном направлении. Глубина каналирования конечна (сложно угадать угол, он достаточно мал); кристалл имеет дефекты, с ними возможно столкновение; в самых идеальных условиях размеры иона сопоставимы с размером канала, поэтому будут происходить пусть и слабые, но взаимодействия с электронными оболочками, что повлечет за собой потерю энергии и изменение траектории ("расшатывание").

Распределение ионов считается Гауссовым, причем, отклонение глубины внедрения от её средней величины… Это рассеяние будет минимальным, минимум – разброс такого же порядка.

Бомбардировка ионами приводит к амортизации поверхности, для восстановления структуры используется термический отжиг. Он вызывает диффузию внедренных ионов, диффузия из тонкого слоя описывается уравнением Гаусса в зависимости от времени, но при этом, отклонение увеличивается.