Исследование процессов 3D-структурирование в электронной литографии
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
?вания Q(x,y)/Q0 с функцией близости
Функция близости I(x,y,z) - это нормированное (в сечении z=const) распределение энергии экспонирования (дозы), поглощенной в резисте. Это функция составлена из двух гауссианов, описывающих вклад в поглощенную дозу первичных I1(x,y,z) и обратноотраженных I2(x,y,z) электронов
Физический смысл параметров a, b, h , следующий: a - размер первичного пучка с учетом рассеяния его в резисте при прямом прохождении (берется радиус, где плотность этих электронов уменьшается в е раз относительно первоначальной); b - характерный размер области рассеяния электронов в материале подложки; h - интегральная характеристика вклада, который вносят обратнорассеянные электроны в суммарную дозу.
Метод простых компенсаций позволяет точно скорректировать вклад обратнорассеянных электронов, однако, эффект первичного пучка не может быть устранен полностью, а это означает, например, что невозможно создать два элемента, расстояние между которыми было бы меньше размера первичного пучка a. Таким образом, влияние первичного пучка может быть скорректировано только приблизительно. Поэтому сначала осуществляется a-коррекция и заключается она в том, что сперва выбираются элементы структуры которые меньше a, затем больше, чем a, 2a, 3a, 4a, а затем определяется коэффициент Kj при дозе экспонирования Sj и поглощенной дозе Dj
Наконец, к решению проблемы коррекции эффекта близости привлекались нейронные сети и, соответственно, алгоритмы, написанные для них [61]. Следует подчеркнуть, что во множестве используемых алгоритмов полагается что распределение энергии задается двумя гауссианами.
Другим вычислительным методом для модуляции дозы является подход, при котором избыточная доза, получаемая за счет эффекта близости, компенсируется небольшим изменением размеров структур [62,63]. Этот метод хорош тем, что может быть использован на литографических системах, где отсутствует возможность модуляции. Однако, в случае, когда экспонируемая структура содержит изолированные элементы и элементы, расположенные близко друг к другу данный метод неэффективен.
Третий способ коррекции влияния эффекта близости, называемый GHOST, предлагается в [64]. Главное преимущество GHOST заключается в отсутствии вычислений. При его использовании производится дополнительное экспонирование расфокусированным электронным лучем, чтобы выровнять неравномерность в добавки дозы, полученное за счет обратноотраженных электронов. На рис.11 схематически показано, как с помощью GHOST можно скорректировать влияние эффекта близости для структуры, состоящей из семи расположенных друг за другом линий.
Кривые изображенные на рис.11а представляют собой вклады в распределение поглощенной энергии, даваемые первым экспонированием и дополнительным экспонированием, а на рис.11б показано итоговое распределение поглощенной энергии после этих двух этапов экспонирования.
К недостаткам этого подхода можно отнести необходимость в подготовке дополнительных данных и увеличении времени экспонирования, а также в уменьшении контраста изображения в резисте и ухудшении разрешения литографии по сравнению с методами, вычисляющими дозу экспонирования. Таким образом, при электронной литографии необходима коррекция влияния эффекта близости. Особенно это актуально в случае создания 3D-рельефа в резисте. Действительно, из формулы (1.5) видно, что небольшое различие в поглощенной дозе может привести к значительному различию в скоростях проявления. Чем выше контрастность, тем больше будет отличие в скоростях применения, соответственно, большее различие в остаточной толщине резиста. В итоге заданный 3D-рельеф может не получится, так как в одних местах резист может проявиться на большую глубину, чем необходимо, а в других на меньшую. Из описанных подходов коррекции эффекта близости наиболее эффективными для 3D-структурирования является методы, основанные на расчете дозы экспонирования.
1.4 3D-структурирование
Трехмерные микро- и наноструктуры (3D-структуры), выполненные из разнообразных материалов, в последнее время используются в различных областях. Это и оптоэлектроника, и рентгеновская оптика, и микробиология. Одним из наиболее гибких и часто применяемых методов создания 3D-объектов в лабораторных условиях является 3D-структурирование с помощью электронной литографии.
Возможность создания 3D-рельефа с помощью электронной литографии ясно видна из формулы (1.5).
Действительно, участки с разной поглощенной дозой проявляются с разной скоростью, поэтому в результате их проявления можно получить разную остаточную толщину резиста. Т.к. поглощенная доза пропорциональна обратной молекулярной массе резиста, а та линейно зависит от дозы экспонирования, то можно создавать необходимое для получения 3D-структур распределение поглощенной дозы. Кроме этого резисты, в которых создается 3D-рельеф, должны иметь невысокую контрастность, чтобы отклонения поглощенной дозы, вызванные различными факторами (шумом, неточностью коррекции дозы и т.д.), приводили к меньшим искажениям. Другой проблемой при создании трехмерных структур является шероховатость резиста, возникающая при проявлении. На рис.12 представлен пример такой шероховатости. При создании планарных структур, обычно, наличие шероховатости у резиста не влияет на результат литографии, исключением являются структуры, где важным шероховатость края может существенно повлиять на