РПЗ (1058799), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Она былареализована в создании многослойных фоторезистов.Современные фоторезисты должны обладать большим набором противоречивыхсвойств, например, таких, как высокая чувствительность и высокая плазмохимическаястойкость. Указанные свойства трудно, если вообще возможно, совместить в однослойномфоторезисте. Одним из возможных решений является использование многослойныхструктур, когда конфликтующие свойства резиста обеспечиваются различными слоями.Двухслойные фоторезисты формируют [5] из толстого (1.0-1.2 мкм) нижнего слоя,имеющего среднюю величину плазмостойкости, и тонкого (0.06-0.1 мкм) верхнего слоя,обладающего высокой плазмостойкостью.
Малая толщина верхнего слоя позволяетформировать в нем плазмостойкие конформные резистные маски, применяемые длядальнейшего переноса изображения в толстый нижний слой посредством РИТ. В качественижнего слоя применяют полистирол и его сополимеры, позитивный резист на основефенолформальдегидной смолы (AZ 1450j), полиимид и т.п. Верхним слоем чаще всегоявляется кремнийсодержащий полимер [5].В типичном двухслойном фотолитографическом процессе нижний слой наноситсяна подложку [5] . Одной из важных его функций является планаризация рельефа.
Без нееневозможно обеспечить точность фокусировки экспонирующего УФ света на подложках сразвитой топологией. Часто низлежащий резист сшивается (задубливается). На негонаносится резист с химическим усилением. Система экспонируется глубоким УФ светомипроявляетсясобразованиемизображениявверхнемслое.Полученноеизображениетпереносится в нижний слой методом РИТ. Резист с химическим усилением вдвухслойной системе обычно содержит в своем составе кремний. Для того, чтобыфоторезист мог найти промышленное применение, плазмостойкость его нижнего слоядолжна быть сравнима с плазмостойкостью новолачных смол.
В качестве материалатакого слоя используют полиимид [5], фенол- и крезолформальдегидные смолы (часто ввиде слоя фоторезистаAZ 1350 или ему подобного), полимеризованные в плазмемономеры, например, стирол иего производные [5].Наиболее критичным элементом двухслойных резистов является верхний слой.Длятулучшения, как разрешающей способности, так и плазмостойкости фоторезистов ондолжен содержать атомы кремния [5]. В качестве материала верхнего чувствительного к23действию УФ света с длинами волн 193 и 248 нм слоя предложено [5] использоватьсополимеры, содержащие силсесквиоксановые олигомерные звенья.Позднее идея TFI – технологии использована для формирования двухслойныхфоторезистов, состоящих из тонкого слоя кремния, содержащего светочувствительныйслой на сшитом низлежащем слое.
После экспонирования УФ светом и последующегопроявления изображения в верхнем слое переносится при помощи реактивного ионноготравления в низлежащий слой. Оставшиеся участки кремнийсодержащего слояокисляютсякислороднойплазмесобразованиемплазмостойкогооксида,которыйтзащищает низлежащий слой, тогда как немаскированные участки нижнего слоястравливаются. Упрощенная схема процесса показана нижеСтадии Si-CARL процесса1.
Нанесение фоторезиста2. Экспонирование фоторезиста3. П роявление фоторезиста4.Жидкостное силилирование5.Ионно-химическое травлениеРисунок 24 – Схема Si-CARL процессаСовременная модификация двухслойного фоторезиста называется "химическоеусиление резистной маски обрабокой в кремний содержащих соединениях" (технологияSi-CARL) [5]. В ней верхний слой выполнен из светочувствительного, но несодержащегокремний состава. В типичном процессе используется тонкий слой ангидрид24содержащего фоторезиста. Он селективно экспонируется УФ светом, проявляетсяиподвергаетсявоздействиюсилилирующегоагента.Кремнийвводитсявсоставоставшегося фоторезиста при помощи амино-содержащих силоксанов, которыехимическиреагируютсангидриднымиостаткамисобразованиемтонкогокремнийсодержащего слоя на поверхности элементов фоторезистной маски.Далее идет ионно-химическое травление.4Моделирование и оптимизация технологических операций4.1 Полный факторный эксперимент [9]4.1.1 Сравнительный анализ входных и выходных параметровВходные контролируемые и управляемые факторы:– мощность магнетрона (варьируемый);– время напыления (варьируемый);– содержание примесей в мишени (стабилизируемый);– шероховатость подложки (стабилизируемый);– вакуум (стабилизируемый);– диаметр подложки (стабилизируемый);– количество распыляемого материала (стабилизируемый).Входные контролируемые, но неуправляемые факторы:– температура подложки;– температура магнетрона.Входные неконтролируемые и неуправляемые факторы:– выход из строя оборудования.Факторы первой группы вносят систематическую составляющую погрешности, афакторы второй и третьей групп вносят случайную составляющую.Выходные параметры:– толщина напыляемого слоя меди;– неравномерность толщины слоя меди.254.1.2 Выбор выходного параметраВходные контролируемые и управляемые параметрыХ (Х1, Х2 .....Хк)Входные контролируемыенеуправ-ляемыепараметрыПроцесс нанесениямеди магнетроннымспособомВыходные параметры (функцииотклика)Входные неконтролируемыенеуправ-ляемыепараметрыРисунок 25 – Схема зависимости выходных параметров качества от входныхМощность магнетрона.Время процесса (напыления).4.1.3 Построение схемы контроляВо время проведения эксперимента:Вакуум контролируется регуляторами расхода газа и вакуумными датчикамиТолщина слоя регулируется временем процесса (с помощью расчитанной ранеескоростью напыления)Толщина слоя меди измеряется на установке точечного измерения Filmetrics F50после процесса нанесения.
Установка предназначена для определения толщиныбесконтактным точечным методом в режиме штучной ручной обработки подложек.Рисунок 26 – Установка точечного измерения толщины Filmetrics F5026Технические характеристики:– измеряемая толщина: 15 нм – 100 мкм;– точность определения толщины: 0,4 % или 2 нм.Толщина слоя меди измеряется один раз на расстоянии равном четверти диаметраподложки от ее центра в каждом из опытов. Каждый опыт проводится три раза.4.2 Проведение математического моделирования технологического процесса4.2.1 Обоснование необходимости проведения процессаПроведение моделирования выбранного технологического процесса необходимодля того, чтобы определить какие из входных факторов наиболее существенно влияют навыходной параметр, а какие оказывают наименьшее воздействие на выходной параметр.Поэтому, исходя из полученных результатов, мы сможем выбрать оптимальные режимыпроцесса нанесения меди магнетронным методом.4.2.2 План экспериментаТаблица 4 – План экспериментаВ безразмерной системеМощность магнетрона,Время процесса, сек,[Ватт], 12Верхний3000120+1Нижний100060-1УровеньВыберем центр плана и интервал варьирования факторов:0 = + 2, = 1, 2, … , ; − ∆ =.210 =3000 + 1000= 2000 Ватт2∆1 =3000 − 1000= 1000 Ватт227координат уровнифакторов20 =120 + 60= 90 сек2∆2 =120 − 60= 30 сек2Выходной параметр – толщина слоя меди (мкм).4.2.3 Построение математической моделиМетод – полный факторный эксперимент (ПФЭ).Вид модели: = 0 + 1 1 + 2 2 + 3 1 2 ,где 0 – значение функции отклика в центре плана; 1 и 2 характеризуют степенивлияния соответствующих факторов на функцию отклика; 3 характеризует влияниевзаимодействия факторов.Число опытов: = ,где – число уровней каждого фактора (должно быть на единицу больше порядкаполинома), – число исследуемых факторов.
= 22 = 4Матрица планирования:Таблица 5 – Матрица планирования№0121 21232 ()̂1+--+14915016115011502++--9910010110011003+-+-58959059159015904++++2492502612501250опыта28Проверка воспроизводимости экспериментов по критерию Кохрена:=max 2 12 = 4 = 0,25.∑=1 Критическое значение критерия Кохрена кр ( = 0,05; = 4; = 3)= 0,77. < кр , следовательно, эксперимент является воспроизводимым.Вычислим коэффициенты полинома по формуле: =∑=1 .Таблица 6 – Коэффициенты полинома0123272,5-97,5147,5-72,5Оценка значимости коэффициентов по критерию Стьюдента: =| |,√ 2 ( )где дисперсия ошибки определения коэффициента равна 2 () ( ) =,2где дисперсия воспроизводимости 2 () =2∑4=1 = = 1.4 2 ( ) =1= 0,08333∙4Таблица 7 – Коэффициенты Стьюдента0123944,2337,8511,1251,229Критическое значение критерия Стьюдента кр ( = 0,05; ( − 1) = 8) = 23,1. > кр , следовательно, все коэффициенты являются значимыми.Проверка адекватности уравнения.
Оценим отклонение предсказанного модельюзначения выходного параметра (функции отклика) ̂ от результатов эксперимента вкаждой точке факторного пространства. Для оценки этого отклонения служит дисперсияадекватности:2ад=2∑̂)=1( − , − знгде зн – число значимых коэффициентов в аппроксимирующем полиноме.Так как − зн = 4 − 4 = 0, то проведем дополнительный опыт в центре плана.Таблица 8. Дополнительная строка матрицы планирования№опыта50121 21232 ()̂+0002592602712601261,252ад=1,5625= 1,56255−4 2 () =2∑5=1 = =15Дисперсия адекватности больше дисперсии воспроизводимости, следовательно,проверка гипотезы об адекватности проводится с помощью критерия Фишера при числахстепеней свободы 1 = − зн = 5 − 4 = 1 и 2 = ( − 1) = 5(3 − 1) = 10:=2ад1,5625== 1,56252 ()1Критическое значение критерия Фишера кр ( = 0,05; 1 = 1; 2 = 10) = 4,96.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
