Исследование процессов 3D-структурирование в электронной литографии
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
?вивший эффект был проведен несколько раз и на разных резистах (ПММА 950К, сополимер, ЭРП-40 и ZEP-520). Везде наблюдалось влияние способа экспонирования на поглощенную дозу. Во-вторых, было выяснено, что клинья, экспонировавшиеся с разными токами, также имеют разную поглощенную дозу. Другими словами поглощенная доза зависит от плотности тока экспонирования. До этого в электронной литографии предполагалось, что скорость проявления резиста зависит только от поглощенной энергии излучения и не зависит от последовательности экспонирования и плотности тока. Наблюдаемые иногда небольшие отклонения от этого правила объяснялись нестабильностью тока пучка, или изменением температуры резиста в процессе экспонирования (температурный эффект). При температурном эффекте, как уже говорилось в первой главе, увеличение температуры резиста ведет к увеличению диффузии молекул резиста, что увеличивает поглощенную дозу. Однако, обнаруженный эффект не является температурным. Действительно, при экспонировании за двадцать циклов резист должен нагреваться слабее, чем при обычном экспонировании. Тогда поглощенная доза у структуры, экспонированной циклами, должна бить ниже, но получается на оборот. При экспонировании с разными плотностями тока, дозовые клинья экспонировавшиеся с большими плотностями тока имеют меньшую поглощенную дозу. Исходя из идеологии температурного эффекта, когда экспонирование осуществляется с большей плотностью тока, резист нагревается сильнее и поглощенная доза должна быть выше. Т.о. обнаружен новый эффект, который решено было назвать макс-эффектом. Как показали выше описанные эксперименты, он может существенно повлиять на результат проявления 3D структур, поэтому следует учитывать влияние макс-эффекта при их проектировании. Значит необходимо описать этот эффект и построить его модель.
Была предложена феноменологическая модель для описания макс-эффекта. В полимерной молекуле при облучении происходит разрыв двойных связей. Также как в модели температурного эффекта, описанной в первой главе, предполагается, что такой разрыв еще некоторое время может восстановиться и молекула снова окажется целой. В течение этого времени считается, что молекула находится в промежуточном состоянии. Предполагается, что темп рождения промежуточных состояний пропорционален плотности тока J. Далее, у промежуточного состояния есть две возможности:
1) вернуться в исходное (сшитое, невозбужденное) состояние,
) развалиться окончательно (образованным в результате разрыва концам молекулы резиста отойти диффузионно на безопасное расстояние).
Как и в модели температурного эффекта полагается, что эти два процесса идут спонтанно. Если ограничиться рассмотрением только этих двух процессов первого порядка (все потоки пропорциональны плотности тока J или концентрации промежуточных состояний), то плотность окончательных разрывов (при постоянной температуре) будет зависеть только от дозы экспонирования T. Поэтому для описания макс-эффекта необходимо добавить процессы второго порядка. Чтобы выбрать, какие процессы второго порядка существенны, необходимо более подробно рассмотреть физическую модель промежуточного состояния. В работах предполагалось, что это возбужденное состояние полимерной молекулы. Думается, что это не так. Промежуточным состоянием, скорее всего, является реальный разрыв полимерной цепи, при котором образовавшиеся новые концы достаточно активны, а расстояние между ними достаточно мало, чтобы они могли соединиться вновь. Со временем из-за диффузии расстояние между концами увеличивается, и они уже не могут соединиться, соответственно, разрыв может уже считаться окончательным. Также окончательным может считаться разрыв, при котором один из концов молекулы резиста потеряет активность, например, присоединив к себе подвижные продукты облучения, или кислород из воздуха. Понятие окончательный разрыв полимерной молекулы, конечно, условно. Известно, что если нагреть резист после экспонирования выше точки стеклования (когда вязкость падает, а диффузия полимерных молекул возрастает на несколько порядков), то доза экспонирования, необходимая для того, чтобы проявить резист до подложки, существенно возрастает. По-видимому, места разрывов долго остаются активными и могут при встрече соединяться, образуя новые полимерные цепи. Однако, при стандартном способе проявления (без отжига после экспонирования) сшивки разных полимерных молекул маловероятны. Таким образом, наиболее вероятным из процессов второго порядка является ускорение электронами возврата молекулы в исходное состояние (сшивки).
4.2 Математическая модель макс-эффекта
Теперь можно записать математическую модель макс-эффекта. Пусть B(t)- это концентрация окончательных разрывов, а b(t) - концентрация промежуточных состояний. Константы K1 и K3 характеризуют скорости процессов возврата промежуточного состояния в нормальное и образования окончательного разрыва. Скорость рождения промежуточных состояний характеризуется константой K0, а скорость возвращения электронами молекулы в исходное состояние константой K2. Следует заметить, что в отличии от констант K1 и K3, зависящих от температуры, константы K0 и K2, связанные с плотностью тока электронов пучка, по-видимому, не должны зависеть от температуры, т.к. энергия вторичных электронов хоть и мала (<50 эВ), но все же в тысячи раз превышает изменение энергии из-за температуры. Концен?/p>