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Beziehung zwischen Prozessparametern und Belichtungsmuster
Nov 17, 2017

Eine große Anzahl von Belichtungs- und Entwicklungsexperimenten wurde durchgeführt, um die Graphiken zu erhalten, die dem Prozessziel entsprachen. Graphische Versuchsergebnisse werden durch die Anwendung der REM-Bildgebung zur Überwachung der Verwendung der Ausrüstung, Japan JEOL Company JSM-6401F, Feldemission, Auflösung 3 nm erzeugt.


In der Bulk-Silizium-CMOS-FinFET-Vorrichtung ist das mit einem feinen Rillenmuster gedruckte Substratmaterial SiO 2 (mehrschichtiger dielektrischer Film), aber um die Elektronenstrahllithographietechnologie selbst zu untersuchen, wird sie auch in dem Experimentprozess untersucht

Die Exposition, der Entwicklungsprozess und die Eigenschaften von UV3 auf dickem SiO 2 und Bulk-Silizium (hauptsächlich im ersteren) werden untersucht.


1. Einfluss der Filmdicke des Resists

In dem Prozess der Elektronenstrahlbelichtung kann eine höhere Präzisionszahl durch die dünnere Dicke erhalten werden. Dies liegt daran, dass dünnere Resiste nur eine niedrigere kritische Dosis benötigen; und Elektronen mit der gleichen Energie dringen wahrscheinlicher in den Resist ein, so dass der Elektronenstreueffekt verringert wird und die Auflösung des Musters verbessert wird.


Das spezifische Beschichtungsverfahren ist: Auf der automatischen Transferhomogenisierungsmaschine werden zuerst 10 ml Resist auf die Oberfläche eines 100 mm Siliziumwafers getropft und dann gleichmäßig mit einer Geschwindigkeit von 800 U / min gedreht. Abschließend wird der Kleber 30 Sekunden lang gleichmäßig mit hoher Geschwindigkeit verteilt. Die Filmdicke des Resists wird durch die Rotationsgeschwindigkeit und die Viskosität des Resists selbst (dh die Zusammensetzung des Resists) bestimmt. Die maximale Geschwindigkeit erlaubt in der einheitlichen Kunststoff-Maschine (7000 RPM), um eine dünne Filmdicke zu erhalten, verdünnte dieses Papier selektiv UV 3, Verdünner für Ethyllactat.


Unter den gleichen Belichtungs- und Entwicklungsbedingungen (optimale Bedingungen) wird der Effekt der unterschiedlichen Klebstoffdicke auf die Größe des Rillenmusters verglichen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.


Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Druckgröße umso kleiner ist, je dünner der Resist ist. Die untere Grenze der Geldicke ist, dass die chemischen Eigenschaften des Gels während des Verdünnungsprozesses grundsätzlich erhalten bleiben und im nachfolgenden Ätzprozess ausreichend maskiert werden können.

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2. Einfluss von Elektronenstrahlexpositionsparametern

Exposition gegenüber Elektronenstrahl-Belichtung Prozess, die wichtigsten Parameter, die die Genauigkeit der Belichtung Belichtungsenergie des Bildbelichtungssystems, Strahlstrom, Rasterabstand, fokussierte Elektronenstrahl-Exposition UV3 positiven Lack Prozess Spiegel 2003 beeinflussen, bestimmen sie die Belichtung Spotgröße und Fläche des Feldes .


Es besteht eine wichtige Korrelation zwischen der Punktgröße und der Mustergenauigkeit. 1 zeigt das SEM-Rillenmuster unter drei Belichtungsbedingungen. Die Strahlpunktdurchmesser für die drei Bedingungen (50 keV, 4. LO, Strahlströme 25 pA, 50 pA und 100 pA) sind 30 nm, 50 nm, 100 nm bzw. 50 keV.


Für die Linienbreite von 50 nm sind die Ergebnisse der Belichtung in 1 gezeigt, jeweils 160 nm, 180 nm, 230 nm. Die letzten beiden Grafikkanten sind glatt, während die erste Grafikkante offensichtliche Schattierungen aufweist.


Dies liegt daran, dass der Nahwirkung des Strahlflecks mit kleinerem Durchmesser (30 nm) bei bestimmten Abtastabständen weniger Einfluss auf die Umgebung hat, so dass der Übergangsbereich zwischen den Abtastgittern auffällig ist, was bewirkt, dass die Kante des Musters schwankt.

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Die Größe des Feldes beeinflusst auch die tatsächliche Belichtungszeit. Für ein Rillengittermuster auf einer Standardzelle von 2,8 mm × 2,1 mm betragen die Belichtungszeiten für die obigen drei Bedingungen 60 Minuten, 30 Minuten bzw. 15 Minuten, und mit dem fünften Ziel wird die Zeit um 50% der oben genannten.


Ein anderer wichtiger Faktor, der die Genauigkeit des Musters beeinflusst, ist der inhärente Nachbarschaftseffekt der Elektronenstrahlbelichtung. Elektronenstrahlbelichtung Prozess, die Elektronen im Resist und das Substrat mehrere Kollisionen, streuen, so dass in dem belichteten Bereich neben dem Bereich eine unerwünschte Belichtung zu erzeugen, in der Kante des Bildes Unschärfe, Verformung, Steilheit Rückgang, was ist Proximity-Effekt der Elektronenstrahlbelichtung.


Proximity-Effekte müssen für komplexe Formen korrigiert werden, ansonsten wird die Genauigkeit der Form dominiert. Die wichtigsten Methoden zur Korrektur des Proximity-Effekts sind Dosismodulation, Musterbias, GHO ST, Softwaresynthese und so weiter.


Da das tatsächliche Layout des Geräte-Layout ist relativ einfach, fast alle geradlinigen Grafiken, und sind weit voneinander entfernt, so dass keine Proximity-Effekt-Korrektur. Darüber hinaus entspricht ein kleineres elektrisches Beschleunigungsfeld einem größeren Strahlfleck- und Proximity-Effekt, und in diesem Aufsatz wurden keine Änderungen untersucht.


Die endgültigen Belichtungsoptimierungsbedingungen waren: ein beschleunigendes elektrisches Feld von 50 keV, ein Strahl von 50 pA, ein Abtastgitterabstand von 12,5 nm, eine Fokussierung der vierten Linse ohne Korrektur des Nachbarschaftseffekts.


3. Wirkung der Belichtungsdosis

Bei positiven Resists nimmt die Restklebedicke auf dem belichteten Muster mit abnehmender Belichtungsdosis nach der Entwicklung zu. UV3-Elektronenstrahl-Belichtungsdosis-Vergleichskurve in Fig. 2 auf der linken Achse.


Bei 50 keV, einem Strahlstrom von 50 pA, einem Abtastgitterabstand von 12,5 nm, Elektronenstrahlbelichtung der vierten Linse und CD-26-Entwicklung für 1 min betrug die kritische Dosis auf der UV 3 -Topographie 18 μC / cm 2 , Das Resist-Dosis-sensitive Kontrastverhältnis von 2,84 (Definition 1 / (lo g10 Dc-log10 D0)).


Auf der anderen Seite beeinflusst die Belichtungsdosis auch die Größe des Musters, die durch den Elektronenstrahlnäherungseffekt verursacht wird. Die rechte Achse von 2 zeigt die Beziehung zwischen der Kennzahlgröße und der Belichtungsdosis. Obwohl kleinere Belichtungen bei niedrigeren Belichtungsdosen verfügbar sind, sind die Kanten des Musters schlecht und es kann etwas Restkleber in den Rillen vorhanden sein; Wenn die Dosis zunimmt, nimmt die Linienbreite zu. Daher müssen wir die Expositionsdosis optimieren

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