Исследование процессов 3D-структурирование в электронной литографии
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
?езистов с помощью специальной тестовой структуры. Из экспериментальной зависимости контрастности позитивного резиста от температуры проявителя получено, что незначительное увеличение температуры ведет к значительному уменьшению контрастности.
.Экспериментально обнаружен новый эффект - зависимость скорости проявления электронного резиста от последовательности экспонирования и плотности тока (макс-эффект). Для его описания была создана феноменологическая модель, позволившая установить, что скорость проявления участков резиста может отличаться в три раза при одинаковой дозе экспонирования.
3.Для получения периодических трехмерных структур предложен новый послойный метод 3D-структурирования на основе электронной литографии. С его помощью были созданы структуры с периодом от 0.5 до 6 микрон и максимальным количеством слоев 12. Этот метод также расширил возможности электронной литографии для создания приборов оптоэлектроники, в частности, с его помощью были созданы элементы конфокального коллиматора.
4.В пленках резиста с красителем родамином 6G были созданы двумерные фотонные кристаллы с разным периодом, а также квазикристаллы.
Исследование спектров фотонных структур показало увеличение интенсивности фотолюминесценции на структурах по сравнению с исходной пленкой.
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕЗИСТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ 3D- СТРУКТУРИРОВАНИЯ.
1.1 Электронные резисты
Одной из основных методик создания микро- и нано- структур является электронная литография. Наиболее широко она востребована в современной микроэлектронике, где с ее помощью создают небольшие экспериментальные партии или единичные структуры. Основными достоинствами электронной литографии является очень высокое разрешение, гибкость в создании разных типов структур и способность работать с разнообразными материалами. К недостаткам относится то, что данная методика гораздо менее производительная и более медленная, чем оптическая литография, а так же довольно трудоемкая и требует сложного и дорогого оборудования. При электронной литографии пучок электронов скользит по поверхности покрытой материалом чувствительным к электронам. Такой материал называют электронным резистом. Электронные резисты делятся на позитивные и негативные. У позитивного резиста увеличивается растворимость областей проэкспонированных электронных пучком, а значит, при проявлении именно с облученной области резист будет удаляться легче. Для негативного резиста - наоборот, растворимость экспонированной области негативного резиста понижается, а значит именно она остаётся на подложке после процесса проявления. Позитивные резисты имеют гораздо более широкое применение, чем негативные. Это связано с тем, что у них более высокая разрешающая способность, они требуют меньше технологических операций и менее чувствительны к изменению параметров литографического процесса.
В основном, как позитивные, так и негативные электронные резисты являются полимерами. При взаимодействии полимерных резистов с электронным пучком у них может происходить структурирование или деструкция полимерной цепи, либо, как это происходит у большинства полимеров, оба процесса идут одновременно. В случае преобладания структурирования резист является негативным, а деструкции позитивным. Это связано с тем, что скорость растворения зависит от молекулярной массы резиста. Вообще, скорость проявления резиста зависит многих факторов, в том числе от условий сушки, концентрации, типа проявителя и его температуры [1]. Скорость проявления линейно растворяющегося резиста может быть описана степенной зависимостью.
(1.1)
где а - число молей растворенного вещества. Формула (1.1) верна для позитивных резистов, в случае негативных резистов она применима для неэкспонированных областей.
Для успешного применения резистов на практике, необходимо знание нескольких параметров, называемых еще дозовыми характеристиками. Дозовыми характеристиками электронных резистов являются чувствительность и контрастность. Чувствительность позитивного резиста - это минимальная необходимая для проявления резиста до дна доза экспонирования [6]. Чувствительность позитивного резиста характеризует дозу, которую необходимо передать участку этого резиста для его полной проявки за приемлемое время (обычно 1-2 минуты). Чувствительность, как и дозу экспонирования электронного резиста обычно измеряют в Кл/см2. Для определения чувствительности обычно используют тестовую структуру, состоящую из массива одинаковых элементов (например, квадратов) с различной дозой экспонирования. Задаётся определённый шаг дозы от одного элемента к следующему. После экспонирования и проявления тестовой структуры, для позитивного резиста ищут среди проявившихся до дна элементов, тот который был проэкспонирован с минимальной дозой. Эту дозу и принимают равной чувствительности позитивного резиста. Другой важной характеристикой электронного резиста является контрастность. Она является характеристикой крутизны рельефа резиста после проявления. В литературе контрастность для позитивного резиста определяют несколькими способами [6,7]. Сначала строится зависимость приведенной остаточной толщины резиста от приведенной дозы экспонирования, причем приведенная доза экспонирования строится в логарифмическом масштабе. Приведенная толщина равна отношению остаточной толщины резиста к начальной толщине (h/h0). Приведенн?/p>