Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?

Научные направления

Поделиться:
Разделы: Нанотехнологии
Размещена 21.05.2019. Последняя правка: 20.05.2019.
Просмотров - 1491

Зависимость скорости проявления от дозы экспонирования для позитивных фоторезистов ФП 9120 – 2 и AZ – 1512

Койшыманова Сымбат Сериковна

ТУСУР

студент

Научный руководитель: Чистоедова Инна Анатольевна, кандидат технических наук, доцент кафедры Физической Электроники, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники; Гринько Дарья Александровна, студент 3 курса, кафедра Физической Электроники Томского университета систем управления и радиоэлектроники


Аннотация:
В данной работе приводятся результаты исследований зависимости скорости проявления от дозы экспонирования для позитивных фоторезистов ФП 9120 – 2 и AZ – 1512. Показано, что для наиболее точного воспроизведения элементов изображения целесообразно экспонировать ФП 9120 – 2 дозой от 79,1 до 124,3 мДж/см^2 , а AZ – 1512 дозой от 101,7 – 129,9 мДж/см^2 .


Abstract:
In the given work results of researches of dependence of the speed of manifestation to the exposure dose for positive photoresists FP 9120 – 2 and AZ – 1512. It is shown that for the most accurate reproduction of image elements it is advisable to exhibit FP 9120 – 2 dose from 79,1 to 124,3 mJ/cm^2 , and AZ – 1512 dose from 101,7 to 129,9 mJ/cm^2 .


Ключевые слова:
контактная фотолитография; доза экспонирования; позитивный фоторезист; скорость проявления; светочувствительность; фотографическая широта

Keywords:
contact photolithography; exposure dose; positive photoresist; speed of manifestation; photosensitivity; photographic latitude


УДК 53.09

Введение

Экспонирование – это облучение пленки фоторезиста УФ-лучами в нужном диапазоне длин волн через фотошаблон для формирования заданного рельефа. Правильно выбрать время экспонирования фоторезиста источником света можно только при учете взаимосвязи режимов экспонирования и проявления. Это объясняется тем, что при одинаковой экспозиции Н = I·tэ, но при различных соотношениях интенсивности J и времени tэ фотохимические процессы протекают по-разному и скорость проявления различна [1].

Цель работы:

Определить диапазон дозы экспонирования позитивных фоторезистов ФП 9120 – 2 и AZ – 1512 для наиболее точного воспроизведения элементов микросхемы.

Задачи исследования:

1. Подложки с нанесенным слоем фоторезиста экспонировать от 5 до 120 секунд с шагом 5 секунд.

2. Определив основные характеристики светочувствительности, дать рекомендации для наиболее точного воспроизведения элементов изображения.

Актуальность.

Оптимизация процесса экспонирования – одна из наиболее сложных проблем в технологии ИМС. На качество полученного рисунка в рабочем слое большое влияние оказывают доза и время экспонирования фоторезистов. Работа посвящена определению оптимальных режимов экспонирования позитивных фоторезистов для получения максимальной скорости проявления.

Методика эксперимента

На подложки (марка: СТ-50-1) с помощью центрифуги (марка: ЦС-5) были нанесены позитивные фоторезисты марки ФП 9120 – 2 толщиной 1,96 мкм и AZ – 1512 толщиной 2,27 мкм. Задав время экспонирования от 5 до 120 секунд с  шагом 5 секунд, слой фоторезиста  экспонировался на установке СТ-301. После этого фоторезист проявлялся в слабом щелочном растворе KOH (0,6 %), и оценивалась толщина полученного слоя d.

Источником излучения является дуговая ртутная лампа ДРШ-350 на установке СТ-301 с интенсивностью 1,13  мДж/см2.

Время проявления для ФП 9120-2 составило 20 секунд, а для AZ – 1512 составило 25 секунд. Также производилась оценка толщины фоторезиста на подложке после проявления с помощью микроскопа МИИ-4.

Результаты работы и их анализ

Результаты измерений толщины фоторезиста d и расчетов скорости проявления V и экспозиции H представлены в таблице 1.

Таблица 1  Результаты эксперимента и расчетные данные

 

ФП 9120 – 2

AZ – 1512
 tэ

d, мкм

  V, мкм/с  Н, мДж/см2

d, мкм

   V, мкм/с   Н, мДж/см2

5

0,05

0,0025

5,65

0,09

0,0036

5,65

10

0,08

0,0040

11,30

0,17

0,0068

11,30

15

0,11

0,0055

16,95

0,23

0,0092

16,95

20

0,19

0,0095

22,60

0,28

0,0112

22,60

25

0,21

0,0105

28,25

0,33

0,0132

28,25

30

0,25

0,0125

33,90

0,41

0,0164

33,90

35

0,38

0,0190

39,55

0,46

0,0184

39,55

40

0,40

0,0200

45,20

0,53

0,0212

45,20

45

0,43

0,0215

50,85

0,58

0,0232

50,85

50

0,46

0,0230

56,50

0,69

0,0276

56,50

55

0,55

0,0275

62,15

0,74

0,0296

62,15

60

0,63

0,0315

67,80

0,82

0,0328

67,80

65

0,80

0,0400

73,45

0,88

0,0352

73,45

70

0,97

0,0485

79,10

0,96

0,0384

79,10

75

1,10

0,0550

84,75

1,05

0,0420

84,75

80

1,16

0,0580

90,40

1,14

0,0456

90,40

85

1,19

0,0595

96,05

1,19

0,0476

96,05

90

1,27

0,0635

101,70

1,27

0,0508

101,70

95

1,35

0,0675

107,35

1,36

0,0544

107,35

100

1,47

0,0735

113,00

1,43

0,0572

113,00

105

1,54

0,0770

118,65

1,50

0,0600

118,65

110

1,62

0,0810

124,30

1,59

0,0636

124,30

115

1,63

0,0815

129,90

1,67

0,0668

129,90

120

1,66

0,0830

135,60

1,72

0,0688

135,60
 

Графики зависимости скорости проявления от дозы экспонирования представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Зависимость скорости проявления от дозы экспонирования:

а) ФП 9120-2; б) AZ – 1512

 

Из полученных зависимостей (рисунок 1) определили характерные точки: пороговую светочувствительность Sпор, светочувствительность, определяемая по точке инерции  Sин, светочувствительность, определяющая максимальную скорость растворения Sd  и фотографическую широту L, в пределах которой скорость проявления растет пропорционально экспозиции. Диапазон дозы экспонирования изменяется от светочувствительности, определяемой по точке инерции, до светочувствительности, определяемой максимальной скоростью растворения.

Основные характеристики светочувствительности фоторезистов ФП 9120 – 2 и AZ – 1512, определяемые как величина, обратная экспозиции, представлены в таблице 2.

Таблица 2 Основные параметры позитивных фоторезистов ФП 9120 – 2 и AZ – 1512

Основные параметры

ФП 9120 – 2

AZ – 1512
 Sпор, см2/мВт·с

0,044

0,059
 Sин, см2/мВт·с

0,013

0,0098
 Sd, см2/мВт·с

0,0081

0,0077
 L, мДж/см2

45,2

28,25

Диапазон дозы экспонирования,
мДж/см2

79,1 - 124,3

101,7 - 129,9

 

На основе полученных данных (таблица 2) можно сделать вывод, что для реализации качественного процесса экспонирования рекомендуется использовать позитивный фоторезист ФП 9120 – 2. Так как данный фоторезист имеет широкий диапазон экспонирования: 79,1 – 124,3 мДж/см2  и малое значение  Sпор = 0,044 см2/мВт·с .

Библиографический список:

1. Шмаков, М. Оптимизация процесса экспонирования фоторезиста/ М. Шмаков, В. Паршин // Технологии в электронной промышленности – 2007. - №4. – С. 66-67.
2. Русецкий В.А. Технология изготовления фотошаблонов, основанная на оперативном моделировании параметризованных процессов фотолитографии/ В.А. Русецкий. // Наука и техника. № 4. – 2013. – С. 43 – 48.
3. Жуков, А.А. Влияние режимов фотолитографического цикла на величину отрицательного угла маски из позитивного фоторезиста/ А.А. Жуков, Е.Ю. Ильин, Н.Н. Герасименко // Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА. – 2015. – Том 20, №4. – С. 440 – 443.




Рецензии:

8.08.2019, 17:11 Мухуров Николай Иванович
Рецензия: Представленный материал более соответствует выполненной лабораторной работе, а не научной статье в журнале. Необходимо расширить актуальность и привести краткие результаты исследований по другим фоторезистам. Не требуется выделять отдельными абзацами с заголовками цель, задачи. Приведенные в материалах точности измерений не соответствуют паспортным ошибкам измерений прибора МИИ-4 и возможностям центрифуги. Нужно округлить сотые и десятитысячные доли в данных таблиц. Графики зависимостей строятся по данным не единичных измерений, а по усредненным результатам минимум 7 измерений в одинаковых условиях эксперимента. В этом случае приводятся и ошибки измерений. Это особенно важно, если предложенная технологическая операция может быть использована в микроэлектронике. Кроме того, нужно было привести характеристики поверхности подложки, которые в значительной степени будут влиять на адгезию, качество и однородность по толщине фоторезистивного слоя на всей поверхности подложки. Выполнить эксперимент на нескольких подложках с сравнением полученных результатов. Нужно увеличить количество ссылок на результаты близких по тематике исследований публикаций. После устранения отмеченных замечаний статья может быть рекомендована к публикации.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 
▲
Вверх