Исследование процессов 3D-структурирование в электронной литографии
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
?оторых, для плотностей токов J=1.2А/м2 и J=32А/м2 изображены на рис.29а и рис.29б соответственно.
Диаметр экспонирующего луча определялся по диаметру проявившегося круга получившихся структур. Время экспонирования для каждого тока пересчитывалось так, что в результате все структуры экспонировались с одинаковой дозой. Выбирая одинаково проявленные (по цвету) точки в структурах, экспонированных с разными токами, как показано на рис.29, был получен набор доз экспонирования T и плотностей тока J, при которых поглощенная доза B (плотность разрывов) остается одинаковой.
Эти экспериментальные данные и подгоночная кривая, аппроксимирующая их на основе уравнения.
В результате аппроксимации экспериментальных данных были получены параметры модели. Обнаружено, что время релаксации промежуточных состояний в отсутствие тока tm = 385мс, а характерная для модели плотность тока Jm=8.57А/м2, а также произведение этих двух параметров, характерную чувствительность модели Tm=3.31Кл/см2. Необходимо отметить, что время экспонирования точки электронного резиста ПММА обычно составляет миллисекунды. Поэтому формирование плотности окончательных разрывов молекул (поглощенной дозы) происходит при отсутствии облучения. Из этого факта вытекает заключение, что ожидаемый сильный нагрев резиста в процессе экспонирования для сильноточных литографических машин может не оказывать большого влияния на плотность разрывов. В самом деле, генерируемая концентрация промежуточных состояний b определяется отношением T/Tm и не зависит от температуры (Tm =tmJm=1/K2). Поскольку время остывания резиста и подложки (нагрев которых может происходить при экспонировании) составляет микросекунды, то зависящая от температуры константа K3, определяющая релаксацию промежуточных состояний b (переход b>B) , быстро принимает начальное значение. Поэтому переход b>B в основном происходит при обычной температуре.
Зная характерную чувствительность модели Тm, с помощью формул (4.3) и (4.4), были определены пределы изменения плотности разрывов при заданной дозе экспонирования Т, Bi/B0=0.84 и максимальный коэффициент увеличения дозы, Ti/T0=1.26. Получившиеся величины хоть и заметны, но не так велики, и в случае двумерных структур не окажут большого влияния на результат проявления. Однако, в случае экспонирования 3D-структур влияние макс-эффекта может быть значительным. Действительно применив формулу (1.5) для скорости проявления резистов к двум случаям, когда плотность тока экспонирования стремиться к нулю, и когда она бесконечна, а затем, найдя их отношение, получится
,(4.9)
где vi и v0 скорости проявления электронного резиста проэкспонированного с бесконечной и стремящейся к нулю плотностью тока. В силу того, что количество окончательных разрывов пропорционально поглощенной дозе, т.е. B0/Bi=D0/Di, то для ПММА 950К формула (4.9) с учетом контрастности определенной в третьей главе даст
.(4.10)
В итоге получается, что в предельном случае при одинаковой дозе экспонирования скорость проявления может отличаться более чем в три раза. Т.е. при экспонировании 3D-структур макс-эффект может значительно повлиять на результат проявления и значит, требует учета при их проектировании.
ГЛАВА 5. НОВЫЙ ПОСЛОЙНЫЙ МЕТОД 3D-СТРУКТУРИРОВАНИЯ И СОЗДАНИЕ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СТРУКТУР
5.1 Описание метода
Электронный резист является диэлектриком прозрачным в видимом и ближнем инфракрасном спектре. Значит такие 3D-структуры можно использовать как фотонные кристаллы. В основе этого метода лежит давно известная в электронной литографии система двухслойных резистов. В такой системе на подложку сначала наносится резист с высокой чувствительностью, а затем с более низкой. После экспонирования, осуществляемого с дозой, равной чувствительности верхнего резиста, и проявления нижний слой подтравливается. Это связано с эффектом близости, идет экспонирование резиста за счет обратно отраженных электронов. В результате у такой двухслойной системы получается отрицательный профиль, что очень удобно для взрывной литографии. Но это свойство двухслойных систем можно использовать для создания 3D-структур. Если проэкспонировать точку, то получится структура с профилем, показанным на рис.6а, которую условно можно назвать пузырем (рис.31а). Благодаря возможностям электронной литографии, из таких пузырей можно создавать различные структуры. В том числе, создав из них периодическую решетку, можно получить двумерный фотонный кристалл. Далее требуется метод позволяющий создавать слои пузырей друг над другом, так чтобы в итоге получилась трехмерная периодическая структура. Другими словами, необходимо решить две основные задачи:
а) создание второго слоя с пузырями уже над существующим,
б) совмещение создаваемого слоя пузырей с уже существующими.
Проблема совмещения была решена стандартным для электронной литографии путем. Первым шагом на подложке с помощью взрывной литографии создаются маркерные знаки, а именно, четыре золотых креста. Затем их можно использовать для совмещения слоев пузырей. Только необходимо при создании каждого слоя экспонировать и проявлять участки резиста над золотыми крестами. Это необходимо, т.к. под толстым слоем резиста маркерные знаки плохо различимы в электронный микроскоп. Решение первой проблемы более сложное. Если, просто создав один слой пузырей, попытаться нанести на него двухслойный резист, то пузыри в нем буд