Исследование процессов 3D-структурирование в электронной литографии
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
?олной фотонной запрещенной зоной (пФЗЗ).
Периодическая решетка представленная в работе [82] представляет собой одномерный фотонный кристалл, у нее осуществлена модуляция диэлектрической проницаемости только в одном направлении. Существуют примеры создания двумерных [85,86] и даже трехмерных фотонных кристаллов и структур.
Особый интерес вызывают 3D-фотонные кристаллы, на основе которых можно создать лазеры с низким порогом генерации или, в идеале, беспороговые лазеры. Обычно методы создания трехмерных фотонных структур очень трудоемки и требуют много высокотехнологичных операций [87,88], либо не обладают достаточной гибкостью [89,90]. Во многих из этих методов электронная литография также является необходимым элементом. В то же время существуют попытки создания трехмерных фотонных кристаллов в резисте. В работе [91] предложен послойный метод создания трехмерных периодических структур типа плетенка, а на рис.15 представлены схематическое изображение такой структуры (рис.15а) и реальная трехслойная структура, созданная в резисте с помощью НИЛ (рис.15б).
ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
.1 Установки и изготовление образцов
Изготовление образцов осуществлялось на подложках двух типов, кремниевая пластина и кварцевое стекло. При использовании кремниевой подложки хорошо заметно окрашивание пленки резиста за счет интерференции в ней одной из составляющих белого цвета, длина волны, которой кратна толщине пленки. Это свойство очень полезно при экспериментах проводившихся в третьей и четвертой главах.
В работе использовались позитивные резисты ПММА 950К, сополимер П(ММА-МАА), ЭРП-40 и ZEP-520A. ПММА 950К является высококонтрастным резистом с чувствительностью порядка 140мкКл/см2. Проявителем для него, впрочем как и для ЭРП-40, и сополимера П(ММА-МАА), является раствор ИПС-H2O 8:1. Резист ZEP-520A является высококонтрастным резистом, его контрастность даже выше чем у ПММА 950К, а чувствительность около 45мкКл/см2 при проявлении в бутилацетате. У резистов П(ММА-МАА) и ЭРП-40 чувствительность почти одинакова, 45мкКл/см2 и 40мкКл/см2 соответственно.
Часть исследуемых в работе структур создавалась в пленке резиста ЭРП-40 с раствореным в нем красителем родамином 6G. Родамин сам по себе плохо растворяется в резисте ЭРП-40, поэтому получение необходимого раствора происходило в два этапа [92]. Сначала краситель растворялся в этаноле, а затем полученный раствор смешивался с ЭРП-40. При этом соблюдались следующие пропорции: 10мг красителя на 1мл спирта и 1грамм резиста.
Электронная литография осуществлялась на сканирующем электронном микроскопе JEOL-840A, переделанным в литограф с помощью аппаратно-программного комплекса NanoMaker. Программная часть комплекса позволяет задавать в графическом редакторе необходимую геометрию образца, а также производят подготовку структуры к экспонированию.
Хотя диаметр электронного пучка микроскопа JEOL составляет ~20 нм, минимальный размер деталей структур, изготавливаемых с помощью этого оборудования, составляет около 80 нм. Такое уширение определяется толщиной резиста и энергией электронов и связано с рассеянием электронов в резисте, а также с эффектом близости. В работе [93] изложен метод учета эффекта близости, применяемый в программно-аппаратном комплексе NanoMaker. Для этого используется модель, в которой нормированная на единицу поглощенная доза на расстоянии r от центра пучка представляется в виде суммы двух гауссианов
Физический смысл параметров ?, ?, ? следующий: ? - размер первичного пучка с учетом рассеяния его в резисте при прямом прохождении (берется радиус, где плотность этих электронов уменьшается в е раз относительно первоначальной); ? - характерный размер области рассеяния электронов в материале подложки; ? - интегральная характеристика вклада, который вносят обратнорассеянные электроны в суммарную дозу. Для этого структура разбивается на изодозовые области. То есть структура, при подготовке ее к экспонированию, делится на области, с фиксированными дозами. В электронной литографии экспонирование областей и линий производится по точкам. Попав в некоторую точку, электронный луч задерживается в ней на рассчитанный интервал времени для сообщения резисту необходимой поглощенной дозы. Потом он перемещается в следующую точку, и т.д.
Временем перехода между точками можно пренебречь, так как оно много меньше времени, которое пучок затрачивает на точку.
Интервал рассчитывается программой исходя из заданной дозы и шага между точками.
Следовательно, фиксированная доза при экспонировании области означает, что в пределах этой области электронный зонд будет задерживаться в каждой точке на одинаковое время. Для произведения такой коррекции необходимо определить значения параметров ?, ?, ?. Существующая серия тестов позволяет сделать это с достаточной степенью точности [94,95]. Из того, что было выше сказано об этих параметрах, становится очевидно, какие именно условия проведения экспонирования оказывают на них влияние: ? - не зависит от материала подложки и определяется ускоряющим напряжением, толщиной резиста и качеством настройки фокуса микроскопа (опытом оператора); ? - параметр, определяющийся материалом подложки, ? - материалом подложки и ускоряющим напряжением.
NanoMaker выполняет еще одну важную задачу, а именно - совмещение различных литографий. Для осуществления такого совмещения при первой литограф