Исследование процессов 3D-структурирование в электронной литографии
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
ации разработан метод учета линейной зависимости дозы по глубине, что позволяет определять реальную контрастность резиста. Было показано, что реальная контрастность (для ПММА 950К она меньше трех) гораздо ниже измеряемой обычно (эффективной) контрастности и не зависит от ускоряющего напряжения.
Также в третьей главе исследовались возможности уменьшения шероховатости резиста. Было установлено, что при экспонировании расфокусированным лучом шероховатость уменьшается. В ходе исследования способов экспонирования, при которых уменьшается шероховатость резиста, было установлено, что скорость проявления резиста зависит от способа экспонирования и плотности тока.
В четвертой главе исследовалась зависимость скорости проявления резиста от последовательности экспонирования и плотности тока. Обнаруженное явление далее для краткости было обозначено как макс-эффект. Он может существенно повлиять на результат проявления 3D-структур, что в итоге сильно скажется на их качестве.
Для описания макс-эффекта предложена феноменологическая модель. В ней полагается, что в полимерной молекуле при облучении происходит разрыв связей, которые еще некоторое время могут восстановиться и молекула снова окажется целой. В течение этого времени молекула находится в промежуточном состоянии. Темп рождения промежуточных состояний пропорционален плотности тока J. Далее, у промежуточного состояния есть две возможности:
1. вернуться в исходное состояние,
2. образовать окончательный разрыв.
Наиболее вероятным объяснением макс-эффекта является ускорение электронами возврата молекулы в исходное состояние (сшивки). В рамках модели были определены параметры, время релаксации промежуточных состояний и характерная для модели плотность тока. Была спроектирована тестовая структура, которая позволила определить параметры модели. Обнаружено, что время релаксации промежуточных состояний в отсутствие тока достигает несколько сотен миллисекунд, при этом суммарное время экспонирования ПММА резистов редко превосходит 100мкс. Поэтому формирование плотности окончательных разрывов молекул происходит при отсутствии облучения. Это позволяет объяснить, почему при экспонировании на промышленных литографах влияние нагрева резиста на скорость его проявления практически отсутствует. Действительно, время релаксации промежуточных состояний значительно больше времени, необходимого для остывания резиста после нагрева электронным пучком, и основная часть окончательных разрывов формируется уже в остывшем резисте. Оценка величины эффекта показала, что для двух предельных случаев (плотность тока экспонирования стремиться к нулю и плотность тока стремиться к бесконечности) скорость проявления ПММА из-за макс-эффекта может отличаться в три раза.
Пятая глава посвящена описанию нового метода 3D-структурирования и возможным применениям полученных структур на основе электронного резиста для оптоэлектроники.
В первой части описывается новый метод 3D-структурирования, основанный на электронной литографии. В нижнем слое двухслойного резиста создается полость, а в верхнем небольшое отверстии, через которое проявляется эта полость. Далее резист стабилизируется, затем отверстие закрывается. После этого сверху можно снова нанести двухслойный резист и повторить вышеописанные операции. Таким образом, слой за слоем можно создавать трехмерные структуры. В работе были созданы трехмерные периодические структуры с гексагональным типом решетки. Максимальное количество слоев с пузырями равнялось 12. Период структур лежал в диапазоне от 0.5 до 6 мкм.
С помощью нового метода 3D-структурирования был создан элемент конфокального коллиматора, который используется для точечного детектирования рентгеновского излучения. Элемент состоит из полостей в нижнем слое двухслойного резиста длиной в миллиметр, а шириной 2мкм. Проявление полостей осуществляется через отверстия в верхнем слое, расположенные через каждые десять микрон. Изготовленный элемент был передан для дальнейших экспериментов на линию мягкого рентгена в центре синхротронных исследований (Гренобль, Франция).
Во второй части описаны некоторые структуры на основе электронного резиста, которые можно использовать в оптоэлектронике. Для создания этих структур в электронный резист добавлялся краситель родамин 6G. Такая композиция из резиста и родамина не теряет литографических свойств, и ее можно использовать для создания различных, в том числе и трехмерных (используя новый послойный метод) фотонных структур.
В пленке резиста с красителем родамином 6G толщиной 0.8мкм на стекле с 20нм слоем алюминия были созданы периодические структуры с треугольным типом решетки (период структур равнялся 0.4мкм, 0.48мкм, 0.52мкм и 0.56мкм) и квазикристаллическая структура с плотностью центров на квадратный микрон, равной 6.25/(0.8*0.8). Для построения квазикристаллов была написана оригинальная программа, рассчитывающая координаты точек квазикристалла с помощью проекционного метода.
Были проведены исследования фотолюминесцентных свойств созданных структур, которые показали, что сигнал, получаемый со структур, в несколько раз больше, чем сигнал с пленки, что может свидетельствовать об увеличении оптической плотности состояний созданных структур.
В Заключении сформулированы основные выводы.
1.Разработан новый оптический метод быстрого и точного определения эффективной контрастности электронных ?/p>