Исследование процессов 3D-структурирование в электронной литографии
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
льзован для определения контрастности резистов ПММА 950К и ZEP-520. Эти резисты имеют высокую контрастность, и для них была спроектирована тестовая структура с дозовыми клиньями, рассчитанными для диапазона значений контрастности от 4 до 10. На рис.22 представлен результат проявления тестовой структуры, проэкспонированной в ПММА 950К, с ускоряющим напряжение 25кВ. Проявление осуществлялось в растворе ИПС-H2O. Это изображение также получено с помощью цифровой фотокамеры в оптическом микроскопе с красным светофильтром. На рис.23 изображены сечения интенсивности для двух дозовых клиньев этой структуры рассчитанных для значений контрастности 6 и 7. Один из них имеет выпуклый профиль, а другой - вогнутый. Т.о. контрастность ПММА 950К лежит в промежутке от 6 до 7. С помощью тестовой этой структуры была определена контрастность ZEP-520, проэкспонированного с ускоряющим напряжением 25кВ и проявленного в бутилацетате. Значение контрастности представлены в таблице 2.
Таблица 2. Контрастности резистов
Сополимер П(MMA-MAA)ZEP-520ЭРП-40ПММА 950K?3< ?<3.59< ?<103< ?<3.56< ?<7
В дальнейшем при определении контрастности удобнее записывать не диапазон значений, между которыми лежит контрастность, а то, при котором проявленная тестовая структура ближе всего к идеальной.
3.2 Влияние параметров проявления на контрастность электронного резиста
Как уже говорилось, при создании 3D-структур необходимо точно знать контрастность резиста. Необходимо также выяснить, как условия проявления влияют на контрастность резиста. Для этого было исследовано влияние температуры проявления и состава проявителя на контрастность электронных резистов ПММА 950К, ЭРП-40 и сополимера П(ММА-МАА). Тестовая структура, представленная на рис.22, экспонировалась, а затем проявлялась в растворе ИПС-H2О 8:1 при разных температурах раствора. Ускоряющее напряжение во всех случаях равнялось 25кВ. Температура менялась от 21.5С0 до 37.5С0 для ПММА 950К и от 22 до 37 для ЭРП-40 и сополимера П(ММА-МАА). Оказалось, что при изменении температуры в этих пределах, контрастности резистов уменьшаются в два раза для ПММА 950К (с 8 до 4) и ЭРП-40 (с 4 до 2), а для сополимера П(ММА-МАА) даже больше, чем в два раза (с 3.5 до 1.5). На рис.24а, рис.24в и рис.24г представлены графики зависимости контрастности от температуры проявителя ИПС-H2O 8:1 для электронных резистов ПММА 950К, ЭРП-40 и сополимера П(ММА-МАА), соответственно.
Т.о. изменение температуры проявителя, даже на несколько градусов, может привести к значительному изменению контрастности электронного резиста. По крайне мере, это верно в случае исследованных резистов и раствора ИПС-H2O в качестве проявителя.
Следующим этапом было исследование влияния соотношений воды и изопропилового спирта в проявителе, на контрастность ПММА 950К. Тестовая структура представленная на рис.22 экспонировалась в электронном резисте ПММА 950К, а затем проявлялась в растворе ИПС-H2О с разным соотношением объемных долей этих компонентов в растворе. Ускоряющее напряжение во всех случаях равнялось 25кВ. Т.к. контрастность зависит от температуры проявителя, то она во всех случаях была одинаковой, равной 24С0. На графике, изображенном на рис.24б, приведена экспериментальная зависимость контрастности ПММА 950К от соотношения объемных долей компонентов раствора ИПС-H2O. Отношение объемов изопропилового спирта и воды в проявители изменялось от 18 к 1 до 2 к 1. Оказалось, что контрастность при этом уменьшается с 8 до 6. Т.е. изменение концентраций компонентов проявителя ИПС-Н2O приводит к значительному изменению контрастности резиста ПММА 950К.
Следует отметить, что чувствительность резистов тоже зависит от параметров проявления. При повышении температуры, чувствительность увеличивается, поэтому необходимо при смене температуры проявления определить чувствительность резиста, чтобы не допустить перепроявления.
3.3 Реальная и эффективная контрастности электронных резистов
Измеряемая в вышеописанных экспериментах контрастность является важной с практической точки зрения величиной, однако, она не является реальной контрастностью электронного резиста. При ее измерении предполагается, что поглощенная доза равномерно распределена по глубине, что не верно.
Расчеты сделанные методом Монте-Карло показывают, что в первом приближении поглощенная доза линейно зависит от глубины и может быть записана в следующем виде
,(3.3)
где z- толщина резиста отсчитанная от поверхности, а Dmin, соответственно, доза, поглощенная у поверхности.
Следует отметить, что параметр a зависит от типа подложки и ускоряющего напряжения. На рис.25а представлены кривые потерь энергии электрона от глубины проникновения в резист для трех значений ускоряющего напряжения (15кВ, 25кВ и 35кВ). Кривые рассчитаны методом Монте-Карло. Из рис.25а видно, что потери энергии по глубине, а значит и поглощенная доза, сильно зависят от ускоряющего напряжения. Кривые потерь энергии электрона в микронной пленке резиста ПММА нанесенного на кремниевую подложку представлены на рис.25б. Они также рассчитаны методом Монте-Карло. Из этих кривых видно, что чем ниже энергия электрона, тем сильнее поглощенная энергия, а значит и доза, меняется по глубине. Т.о. эффективная контрастность должна быть разной для разных ускоряющих напряжений. Чем выше ускоряющее напряжение, тем ниже эффективная контрастность. С помощью нового метода определ