Исследование процессов 3D-структурирование в электронной литографии
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
°я доза равна отношению дозы экспонирования к чувствительности. Зависимость остаточной толщины резиста от дозы экспонирования часто называют дозовой кривой. На рис.1 схематически представлены дозовые кривые позитивных резистов. Если D1 наибольшая доза экспонирования, при которой резиста практически не проявляется и D0 минимальная доза, при которой резист проявляется полностью за приемлемое время, то контрастность ?* равна.
(1.2)
Такое определение контрастности дается в [6]. Однако, в [7] контрастность определяют как модуль тангенса угла касательной к дозовой кривой в точке D0 (рис.1). Иными словами
(1.3)
Эти два определения можно обобщить. Действительно, приведенный в (1.2) угол ?* есть секущая к дозовой кривой, проходящей через точки D0 и D1. А значит, существует такая касательная к дозовой кривой, что она параллельна этой секущей. Т.е. контрастность резиста задаваемую в (1.2) можно определить, как касательную в некоторой точке D*. Таким образом, для нахождения контрастности необходимо сначала построить дозовую кривую. В существующих на сегодняшний день методах определения контрастности по приведенному выше определению построение экспериментальной дозовой кривой требует довольно больших усилий, использования сложного и довольно дорогого оборудования и занимает много времени. Первый этап - это экспонирование тестовой структуры такого же типа, что и для нахождения чувствительности резиста. В случае позитивного резиста проявление структуры осуществляется так, чтобы до подложки проявились, только элементы, проэкспонированные с наибольшей дозой. Остальные элементы проявляются на некоторую глубину, в зависимости от проэкспонированной дозы. Далее если определить остаточную толщину резиста проявленных структур, то можно построить дозовую кривую. Определение остаточной толщины резиста довольно сложная процедура. Для выполнения этой процедуры используют либо атомно-силовой микроскоп (АСМ), либо профилометр, либо лазерный элипсометр. Определение остаточной толщины резиста с помощью АСМ занимает довольно много времени, для профилометра и лазерного элипсометра требуются большие по площади структуры. Все вышеперечисленные приборы довольно дороги и требуют специальных навыков. Для диэлектриков существует экспресс метод определения толщины пленки. Он основан на окрашивании пленок разных толщин в разные цвета за счет интерференции в них одной из составляющих белого цвета, длина волны, которой кратна толщине пленки и поэтому называется цветовым методом. Существует таблица для толщины пленки SiO2 по ее цвету [8]. Ее можно использовать и для приблизительного определения толщины резистов, например ПММА, т.к. коэффициенты преломления SiO2 и ПММА близки по значению. Из таблицы видно, что через некоторый диапазон толщин цвета повторяются. Порядковый номер каждого диапазона соответствует порядку отражения.
Однако, тестовая структура, описываемая выше, позволяет опытному оператору определить цвет пленки и порядок этого цвета. Часто для удобства прямоугольники с разной дозой экспонирования ставят впритык друг к другу, например, так чтобы доза экспонирования от прямоугольника к прямоугольнику возрастала слева на право. Такую тестовую структуру называют дозовым клином.
Кроме приведенных выше определений контрастности предложенных в (1.2) и (1.3), в качестве контрастности для позитивного резиста, можно предложить использовать параметр растворимости. Действительно, обратная молекулярная масса полимерного резиста линейно зависит от дозы экспонирования [7]. На рис.2 представлен пример такой зависимости. Таким образом, можно записать, что
. (1.4)
Тогда используя формулы (1.1) и (1.4)можно получить зависимость скорости проявления резиста от дозы экспонирования.
,(1.5)
где v это скорость проявления области проэкспонированной с дозой D, а v0 - скорость проявления области проэкспонированной с дозой D0. Теперь можно выразить контрастности (1.2) и (1.3), через параметр растворимости и в дальнейшем при измерении контрастности обозначать ее как ?. Сначала запишем, используя формулу (1.5), зависимость для остаточной толщины резиста от дозы, предполагая, что область, проэкспонированная с дозой D0, проявилась полностью
(1.6)
где h0 начальная толщина резиста. Как уже говорилось, что контрастность в (1.2) - это модуль тангенса касательной к дозовой кривой в точке D* и остаточной толщиной в этой точке равной h*. А для контрастности (1.3), это соответственно модуль тангенса касательной в точке D0 с остаточной толщиной резиста равной нулю (h=0).
Взяв производную от обеих частей выражения (1.6) по log10 (D/D0) получим
(1.7)
В итоге получаем
,(1.8)
а ?=?ln(10)@2. ?= ?*(h*=0).
Позитивные резисты. Полиметилметакрилат (ПММА) был первым материалом, который начали использовать как позитивный электронный резист [7]. Он и сегодня остается электронным резистом с наилучшим разрешением. Наиболее часто используется ПММА с высоким молекулярным весом (496К или 950К) в растворе хлорбензола или анизоли. ПММА наносится на подложку с помощью центрифугирования, а затем отжигается в термошкафу в течение 30 минут, либо 15 минут на хотплэйте при температуре от 130С0 до 170С0. Электронный пучок разрушает связи в полимерной молекуле и делит ее на фрагменты, которые растворяются с большей скоростью, нежели исходная молекула. Проявителем для ПММА может