5. Технологии  электронолитографии, вакуумного и магнетронного нанесения оптических и проводящих покрытий, плазменного травления.

 Состав приведенного ниже технологического оборудования используемого в ИОНТ РАН представляет собой минимальный комплект необходимый для организации полного замкнутого технологического цикла разработки и экспериментального изготовления компьютерно синтезированных голографических элементов, он является основной базой для проведения экспериментальных исследований в области оптических нанотехнологий. 

Характеристики применяемого оборудования:

5.1 Электронолучевой комплекс на базе электронного сканирующего микроскопа ZRM-20.

5.2 Установка вакуумного электроннолучевого нанесения покрытий L-560Q фирмы "Leybold-Heraeus".

5.3 Установка магнетронного ионно-плазменного и реактивного нанесения покрытий "PUMA-500" фирмы "Alcatel".

5.4 Оборудование для нанесения и обработки электронного резиста.

5.5 Установка планарного плазмохимического травления XPL-200RD.

 5.1 Электронолучевой комплекс на базе электронного сканирующего микроскопа ZRM-20.

Электроннолучевой комплекс показан на рис.1, он состоит из прецизионного измерительного сканирующего микроскопа ZRM-20 фирмы "Carl Zeiss" (первоначально предназначенного для измерения и аттестации эталонных металлизированных фотошаблонов для микроэлектроники) в нем усовершенствована вакуумная система (установлен турбомолекулярный насос, что устранило загрязнения лучевого канала, магнитной оптики и образцов, увеличило срок службы катодов, исключило необходимость применения жидкого азота ), установлен дополнительно генератор изображений (разработки ИПТМ РАН ) на базе компьютера Pentium III / 700 MHz / 256 MB и электрометрическая система дозового контроля, непосредственно измеряющая ток электронного луча поступающий на образец.

Рис.1 Электроннолучевой комплекс.

Назначение

Комплекс предназначен для электроннолучевой записи многоуровневого рельефа в слоях электронного резиста, изготовления экспериментальных образцов голографических фазовых структур, электроннолитографического изготовления образцов и металлизированных фотошаблонов для интегрально-оптических и микроэлектронных устройств, проведения научно-исследовательских работ в области нанотехнологий, проведения прецизионных измерений и аттестации эталонных фотошаблонов и изготовленных с их помощью устройств , получения и проведения компьютерного анализа SEM изображений в отраженных (RE), вторичных (SE) электронах, рельефоконтрастных (TOPO) и комбинированных режимах.

Технические характеристики комплекса:

- размер луча в плоскости объекта                            10...12 нм,
     - ток луча ( катод -  кристалл гексаборида лантана )   10^-11 ... 5·10^-7 А,
     - ускоряющее напряжение                                        2, 4, 8, 16, 30 КВ,
     - масштаб изображения                                            180...300000 крат,
     - режимы получения изображения          RE, SE, TOPO, комбинированный,
     - поле электронного экспонирования                                              
         400х400, 200х200,100х100,40х40,20х20 мкм (м.б. произвольное),
     - шаг адресации луча (14 разрядные ЦАП)                                     
         на поле 400х400 - 25 нм, 200х200 - 12.5 нм, 100х100 - 6.25 нм,...,
     - минимальное время адресации луча                                           4 мкс,
     - перемещение стола с образцом        автоматическое ± 100 мм, по X, Y,
     - точность позиционирования стола ( с интерферометром l / 32 )     
            20 нм, по X, Y,
     - совмещение полей экспонирования                                           
         автоматическое с калибровкой по интерферометру стола,
     - установка доз экспонирования                                                    
         изменением скорости сканирования с точностью 0.5 %,
       непосредственное измерение тока луча экспонируемого образца,

 - размеры фотошаблонов (h<3 мм), пластин (h<0.5 мм)                  
          шаблоны - 4", 5", 6", 7", пластины D 2.5", 3", 4", 5", 6", 
      - совмещение слоев                                                                      
          по реперным знакам с трансформацией изображения,
      - топологические структуры                                                          
        произвольной конфигурации, с криволинейными границами областей,   
          радиусами, круглыми отверстиями,
      - применяемые марки электронных резистов                                  
          ЭРП-40, ЭЛП-9, NANO^® 950 PMMA фирмы "MicroChem Inc", 
     - форматы информационных файлов                                             
        специальные:  *.GDB, *.ELM, *.LIT, *.DWG,
     - формат записи электронных изображений         TIF, JPG, GIF, и др.
     - управляющее программное обеспечение                                     
программы для экспонирования и управления генератором изображений PROXY-WRITER  и специальный графический редактор для подготовки информации и выполнения предварительной обработки файлов с целью коррекции эффектов, вызывающих искажения при электронном экспонировании наноструктур - PROXY. Данные программы были разработаны Институтом Проблем Технологии Микроэлектроники (ИПТМ) РАН  (г.Черноголовка) http://www.ipmt-hpm.ac.ru.

 5.2 Установка вакуумного электроннолучевого нанесения покрытий L-560Q фирмы "Leybold-Heraeus".

Назначение и краткая характеристика.

Установка предназначена для нанесения проводящих, полупроводниковых и диэлектирических многослойных покрытий в вакууме методом испарения сканирующим электронным лучем и магнетронным плазменным распылением на постоянном токе. Оборудована безмасляной автоматической системой откачки с турбомолекулярным насосом и насосом Рутса, остаточное давление 10^-6 mbar. Мощность электронной пушки до 8 КВт, при размере фокусного пятна от 5х5 мм, сменные многопозиционные водоохлаждаемые тигли для напыления в одном цике до 5 материалов, двухканальная микропроцессорная система кварцевого контроля толщины, скорости напыления материалов и управления технологическими режимами "Inficon", автоматическая стабилизация давления и подачи газа при магнетронном распылении, мощность разряда до 2 КВт, мишени D75, D102 мм.

Напыляемые материалы: Al, Cu, Ag, Ti, Cr, Ni, Mo, Si, SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, In_xSn_1-xO, ZnO, MgF, и другие.

5.3 Установка магнетронного ионно-плазменного и реактивного нанесения покрытий "PUMA-500" фирмы "Alcatel".

Назначение и краткая характеристика.

Установка предназначена для нанесения в автоматическом режиме проводящих, полупроводниковых и диэлектирических многослойных покрытий высокого качества методами высокочастотного магнетронного ионно-плазменного распыления, реактивного синтеза в плазме и магнетронного распыления на постоянном токе. Оборудована безмасляной системой откачки на основе гелиевых криосорбционных насосов, остаточное давление в камерах 10^-7 torr. Шлюзовая загрузка напыляемых образцов через отдельную вакуумую камеру, возможно ВЧ ионное травление поверхности перед напылением. Два ВЧ магнетрона (13.56 МГц, до 2 КВт ), один постоянного тока до 5 КВт, мишени D203, D152 мм. ВЧ смещение на подложку при распылении до 500 Вт. Система автоматической подачи, смешения и стабилизации давления реактивных газов. Компьютерное управление всеми режимами и процессом напыления.

Напыляемые материалы: Al, Cu, Ni, Cr, Y₂O₃, AlN, SiO₂.

5.4 Оборудование для нанесения и обработки электронного резиста.

Включает специальное оборудование, показанное на следующей фотографии.

1. Центрифуга с электронной стабилизацией оборотов, регулировкой ускорения и специальным ротором, помещенная в герметичный бокс с вытяжной вентиляцией и фильтрами подачи чистого воздуха и установленная в фильтрующий ламинарный бокс для шлюзовой загрузки материалов (разработка ИОНТ РАН). Она используется для нанесения слоев электронного резиста, проявления и сушки проявленных структур,

2. Термостаты с ИК-нагревом для двухстадийной сушки и термообработки слоев электронного резиста (разработка ИОНТ РАН),

3. Вытяжной шкаф для приготовления проявляющих растворов и реактивов для очистки и подготовки поверхности для нанесения резиста, химического травления покрытий и других операций,

4. Вспомогательное оборудования для получения чистой воды, ультразвуковая ванна для очистки подложек и др.

5.5 Установка планарного плазмохимического травления XPL-200RD.

Назначение и краткая характеристика.

Установка предназначена для проведения плазмохимического, реактивного ионного и ионнохимического травления поверхности материалов, металлических, диэлектрических пленочных покрытий. Для очистки поверхности окон в структурах при обратной электронной литографии, удаления резиста, точной подстройки толщины электронного резиста при изготовлении многоуровневых фазовых структур. Установка также позволяет выполнять финишное проявление резиста и травление наноструктур через защитную маску фоторезиста при прямой электронной литографии. Плазменный реактор планарного типа предназначен для индивидуальной обработки отдельных пластин, толщиной до 1 мм и диаметром до 75 мм. Генератор для возбуждения плазмы - штатный 400 КГц с выходной мощностью до 500 Вт и дополнительный 13.56 МГц до 1 КВт. Имеется 6-и канальная газовая система и автоматическая стабилизация давления в реакторе.