Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Другим геометрическим эффектом, проиллюстрированным на рис. 11, является погрешность, связанная с увеличением размеров элемента в боковом направлении, которая вызвана расходимостью рентгеновского луча от точечного источника и существованием зазора конечной величины между шаблоном и пластиной. Изображение шаблона сдвигается в боковом направлении на величину h, определяемую из соотношения h = r (s/L), где r - расстояние, измеренное в радиальном направлении от центра пластины. Погрешность равна нулю в центре пластины и линейно возрастает к краям пластины. Эта погрешность ухода изображения может достигать величины 5 мкм на краю пластины диаметром 125 мм при величинах s = 40 мкм и L= 50 см. В принципе ошибка может быть скомпенсирована во время процесса изготовления шаблона. Однако отклонения величины зазора между шаблоном и пластиной вносят значительные погрешности ухода изображения. В связи с этим может возникнуть необходимость регулировки зазора перед каждым экспонированием. [5]

2.5.3 Рентгеновский резист

Одним из путей повышения чувствительности является увеличение коэффициента поглощения резистом рентгеновского излучения, который связан с поперечным сечением захвата рентгеновского излучения компонентами резиста. Поперечное сечение захвата рентгеновского излучения электронами в данной электронной оболочке атома изменяется с длиной волны излучения и резко увеличивается при определенных критических величинах длин волн ( рис. 12). Критические величины длин волн соответствуют энергиям рентгеновского излучения, достаточным для удаления электронов из электронных оболочек атомов К, L1 и т. п. Например, рентгеновское излучение с длиной волны немного более k не может захватываться электронами К-оболочек, следовательно, в этой точке происходит резкое падение поперечного сечения захвата. [9]

.

Рисунок 12 – Спектры поглощения Au, Si, Be, резиста ПММА.

Чувствительность рентгеновских резистов повышается при включении в их состав компонент, у которых край поглощения лежит вблизи резонанса с длиной волны экспонирующего облучения. Например, хлор имеет длину волны характеристического К - излучения 0.44 нм и, следовательно, сильно поглощает излучение с длиной волны 0,437 нм.

Увеличение чувствительности не единственное требование, которому должны удовлетворять резисты для рентгеновской литографии, они должны также обладать высоким пространственным разрешением и быть стойкими к химическому, ионному и плазменному травлению.

Наибольшей чувствительностью до 2000 мДж/см² обладает резист типа ПММА (полиметилметакрилат) на длине волны 0,834 нм. ПММА является позитивным резистом, в котором рентгеновское излучение разрушает большие полимерные молекулы. Образующиеся в облученных областях меньшие молекулы быстро растворяются во время проявления. Разрешающая способность, достигнутая для резиста ПММА, составляет 50 нм, при теоретически возможной 5 нм. Этот резист является базовым для рентгеновской и электронной литографий. На его основе выпускается более десяти типов позитивных резистов с галогенными и другими заместителями с чувствительностью в диапазоне (20 – 1000) мДж/см2. [9]

2.5.4 Рентгеновский шаблон (маска)

Рисунок 13 – Рентгеновский шаблон

На рисунке 13 показана кремниевая подложка толщиной 0,5мм со слоем мембраны толщиной 2 мкм, на которой нанесен слой из материала, поглощающего рентгеновское излучение, из золота толщиной 0,25 мкм. Затем нанесли вспомогательный упрочняющий пленочный слой меди электролитическим осаждением толщиной 10 мкм. В результате чего получили рентгеношаблон.

3 Операции рентгеновской литографии

3.1 Подготовка поверхности

Режим:

- термообработка в атмосфере кислорода

- температура 250-550 ˚С.

--Время 60 с

Рисунок 14 – Подготовка поверхности

3.2 Нанесение рентгенорезиста

Рисунок 15 – Нанесение рентгенорезиста

Нанесение резиста на подложку центрифугированием (рис. 15).

Позволяет нанести резист с заданной равномерностью.

Угловая скорость вращения центрифуги выбирается исходя из соотношения:

, где hсл-толщина слоя резиста, А-опытный коэффициент, ν-вязкость резиста, ω-угловая скорость.

Режим:

- время процесса – 15-30 сек.

- частота – 3000-6000 об/мин.

3.3 Первая сушка резиста

Рисунок 16 – Сушка

Предназначена для:

- улучшения адгезии резиста к подложке

- обеспечение равномерности резиста на подложке

- сдерживание большинства растворителей в резисте

- облегчение контроля толщины линии в течение травления

Режим:

- производится на горячей плите

- температура 90-100 ˚С

- время 3-5 мин.

3.4 Экспонирование

Рисунок 17 – Совмещение рентгеношаблона и экспонирование

Нанесение изображения на подложку с нанесенным резистом

Активация рентгеночувствительных компонентов рентгенорезиста

Параметры качества:

–разрешение

–дефектность

Предназначено для:

- переноса изображения рентгеношаблона (мембраны) на скрытое изображение резиста.

Резист (АРЕХ-Е):

- позитивный

- толщина - 300 нм

- доза экспонирования – 50-130 .

3.5 Проявление рентгенорезиста

Рисунок 18 – Проявление

Предназначено для:

- преобразования скрытого изображения резиста в рельеф резиста.

Режим:

- Проявитель - 0,5% раствор КОН

- время – 0,3 сек

- температура – 22 ˚С.

3.6 Отжиг

Рисунок 19 – Отжиг

Испарение рентгенорезиста.

-Улучшение адгезии

-Время 5 мин

3.7 Контроль

Рисунок 20 – Контроль

Процесс обычно автоматизирован.

Контролируются:

- минимальный размер элемента;

- совмещаемость;

- дефектность.

-время контроля 10 мин

3.8 Травление рентгенорезиста

Рисунок 21 – Травление рентгенорезиста

Время 20 мин

3.9 Контроль

Рисунок 22 – Контроль

Время 7 минут

3.10 Травление

Рисунок 23 – Травление SiO2

Травление происходит плазмо-химическим методом.

Время 10 минут.

3.11 Удаление рентгенорезиста

Рисунок 24 – Удаление рентгенорезиста

Время 2 мин

3.12 Заключительный контроль

Время 10 минут.

Рисунок 25 – Заключительный контроль

4 Привод

Рисунок 26 – Схема рентгеновской установки

На рисунке 26 показаны рентгеновские лучи, которые проходят через оптику и попадают на рентгеношаблон. Потом попадают на подложку. Для того, чтобы просветить подложку требуется подвести ее с помощью магнитореологического привода на 1 мкм к рентгеновскому шаблону. Следовательно, магнитореологический привод используется для подведения с максимальной точностью к подложке.

4.1 Математическое моделирование

В начале берем пустой шприц. Взвешиваем его. Заполняем его магнитореологической жидкостью. Снова взвешиваем. Собираем оснастку: вставляем стеклянные трубки, по которым будет протекать магнитореологическая жидкость и герметизируем зазор. Собираем пневматическую магистраль. Включаем компрессор. Накачиваем 5 атм. Выключаем компрессор. Подключаем пневматическую магистраль к стеклянным трубкам оснастки. Плавно увеличиваем давление, смотрим, когда будет протекать жидкость, фиксируем давление, при котором жидкость начинает течь. Потом подаем управляющий ток на катушку от 0,01А до 0,35А с шагом 0,01А и снова подаем давление в трубку. Фиксируем момент увеличения скорости течения жидкости в трубке и записываем давление, при котором это произошло. Строим график зависимости тока от давления. Пересчитываем управляющий ток на катушке в магнитную индукцию в рабочем зазоре по методике расчета магнитных цепей. Строим график зависимости магнитной индукции в рабочем зазоре от управляющего тока на катушке. Строим график зависимости магнитной индукции в рабочем зазоре от перепада давлений на нем.

Рисунок 27 – Схема оснастки; 1 – катушка; 2 – магнитопровод; 3 – зазор; 4 – корпуса с каналами для подачи жидкости

4.1.1 Сравнительный анализ входных и выходных параметров

Входные контролируемые и управляемые факторы:

– управляемый ток (варьируемый);

– давление на входе (варьируемый);

– температура (варьируемый);

– время процесса (стабилизируемый);

– состав магнитореологической жидкости (варьируемый);

– время процесса (стабилизируемый);

Входные контролируемые, но неуправляемые факторы:

– температура окружающей среды;

– скорость ветра;

– влажность окружающей среды.

Входные неконтролируемые и неуправляемые факторы:

– состояние оператора.

Факторы первой группы вносят систематическую составляющую погрешности, а факторы второй и третьей групп вносят случайную составляющую.

Выходные параметры:

– давление на выходе (Па);

Рисунок 28 – Схема зависимости выходных параметров качества от входных

4.1.2 Выбор выходного параметра

Давление на выходе (Па).

4.1.3 Наиболее существенные входные факторы

– давление на входе (варьируемый);

– управляемый ток (варьируемый);

4.2 Проведение математического моделирования технологического процесса

4.2.1 Обоснование необходимости проведения процесса

Проведение моделирования выбранного технологического процесса необходимо для того, чтобы определить какие из входных факторов наиболее существенно влияют на выходной параметр, а какие оказывают наименьшее воздействие на выходной параметр. Поэтому, исходя из полученных результатов, мы сможем выбрать оптимальные режимы процесса.

4.2.2 План эксперимента

Таблица 2

Выберем центр плана и интервал варьирования факторов:

Характеристики

Список файлов курсовой работы