Санкт-Петербургский государственный электротехнический Университет им. В. И. Ульянова (Ленина)
Тестирование пригодности для технологического процесса и обоснование выбора фоторезиста в условиях импортозамещения
Выполнила студентка группы 9282: Зикратова А. А. Руководитель: к.х.н., доц. Хмельницкий И. К. Консультант: к.т.н. Кузнецова М. А.
Работа выполнена в АО НПП «ЭЛАР»
Санкт-Петербург, 2023
Цель работы
Подбор фоторезиста для технологического процесса в качестве замены прежнего фоторезиста SPR350-1,2
Актуальность
Обеспечение расходными материалами предприятия для стабильного протекания технологического процесса в условиях импортозамещения.
Основные задачи:
1.Подбор режимов нанесения оптимальных толщин плёнок фоторезистов RD-2700 25cp и DSAM – 3020
2.Испытания фоторезистов на химическую стойкость к проявителям
3.Подбор оптимальной дозы экспозиции и определение предельного разрешения
4.Проверка на химическую стойкость фоторезистивных
масок к травильным растворам технологических слоёв |
2 |
Режимы нанесения фоторезистов RD-2700 25cp и |
||||||
2.5 h, мкм |
|
DSAM–3020 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
|
|
RD-2700 25cp |
DSAM-3020 |
SPR350-1,2 |
|
ω, об/мин |
Кривые нанесения фоторезистов методом центрифугирования |
||||||
Фоторезист |
Толщина плёнки, мкм |
Частота вращения центрифуги, |
|
об/мин |
|||
|
|
||
SPR350-1,2 |
|
2700 |
|
RD-2700 25cp |
1,45 |
4500 |
|
DSAM–3020 |
|
3000 |
3
Результаты испытаний фоторезистов на стойкость к проявителям
Уход толщины при растворении фоторезистивной плёнки при данном режиме нанесения не должен превышать 0,02 мкм
|
Время выдержки ф/р плёнки в проявителе: tпрояв. = 60 секунд |
|||
Фоторезист |
|
|
|
|
Средняя толщина плёнки |
Средняя толщина плёнки |
Растворение плёнки |
||
|
||||
|
до выдержки в |
после выдержки в |
по толщине |
|
|
проявителе |
проявителе |
||
|
Δh, мкм |
|||
|
hср, мкм |
hср.п.п, мкм |
||
|
|
|||
SPR350-1,2 |
1,49 |
1,485 |
0,005 |
|
|
|
|
|
|
RD-2700 25cp |
1,2048 |
1,2015 |
0,0033 |
|
|
|
|
|
|
DSAM-3020 |
1,459 |
1,449 |
0,01 |
|
|
|
|
|
|
4
Оптимальные дозы экспозиции и предельная
разрешающая способность исследуемых фоторезистов
а |
б |
|
0,6 мкм |
Предельная ширина прорабатываемой линии при фотолитографии (а) и общий план тестовых структур на разрешающую способность (б, фоторезист RD-2700)
Фоторезист |
Разрешающая способность |
Фактическая разрешающая |
Оптимальная доза |
|
из документации, мкм |
способность, мкм |
экспозиции, Дж/м2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
SPR350-1,2 |
0,5 |
0,55-0,6 |
750 |
|
|
|
|
|
|
RD-2700 25cp |
0,7 |
0,55-0,6 |
1000 |
|
|
|
|
|
|
DSAM – 3020 |
0,8 |
0,5 |
800 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Жидкостное травление SiO2, полученного
термическим окислением
Травитель - HF:NH4F:H2O = 0,52:0,25:1; hSiO2 |
= 0,4 (а); 0,6 (б) мкм |
||
а |
|
б |
б |
5,76 мкм |
|
||
|
|
|
|
3,76 мкм
5,44
мкм ≈
3,4
мкм
Растравленное контактное окно (а, RD-2700 25cp) и сохранившее форму окно (б, DSAM – 3020)
Фоторезист |
Время ЖТ |
Реперный |
Изменение размеров |
Допустимое отклонение |
|
|
размер, мкм |
(Δ), мкм |
размеров (Δmax), мкм |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
SPR350-1,2 |
10-11 мин |
3 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RD-2700 25cp |
6 мин 30 с |
3 |
0,205 (растрав) |
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DSAM – 3020 |
10 мин |
3 |
0,38 |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Жидкостное травление с плазмохимическим
дотравливанием SiO2 (полученный ПХО)
Травитель - HF:NH4F:H2O = 0,73:4,9:1; hSiO2= 1,1 мкм
а |
б |
3,87 мкм |
|
|
2,42 мкм |
3,9 мкм |
|
Контактные окна после плазмохимического травления с жидкостным дотравливанием под фоторезистивными масками RD-2700 25cp(а) и DSAM – 3020(б)
Фоторезист |
Время |
|
Реперный |
Изменение размеров |
Допустимое отклонение |
|
|
ЖТ+ПХТ |
|
размер, мкм |
(Δ), мкм |
размеров (Δmax), мкм |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
SPR350-1,2 |
60 с + 2400 с |
3 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RD-2700 25cp |
55 с + 1600 |
с |
4 |
0,065 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DSAM – 3020 |
60 с + 2400 |
с |
2,5 |
0,04 |
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Травление поликремния плазмохимическим
методом
hSi* = 0,55 мкм
а |
б |
4,88 мкм
3,54 мкм
Элементы структуры, полученные после плазмохимического травления под фоторезистивными масками RD-2700 25cp(а) и DSAM – 3020(б)
Фоторезист |
Время |
Реперный размер, |
Изменение размеров |
Допустимое отклонение |
|
ПХТ |
мкм |
(Δ), мкм |
размеров на сторону |
||
|
(Δmax), мкм |
||||
|
|
|
|
||
SPR350-1,2 |
370 |
3 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
||
RD-2700 25cp |
5 |
0,06 |
0,25 |
||
секунд |
|||||
|
|
|
|
||
DSAM – 3020 |
4 |
0,23 |
|
||
|
|
||||
|
|
|
|
|
8
Плазмохимическое травление поликремния с
жидкостным дотравливанием
Травитель - HF:HNO3:H2O = 1:43,75:17,44; |
hSi*= 0,55 мкм |
а |
б |
3,82 мкм |
4,01 мкм |
Элементы структуры после плазмохимического травления с жидкостным дотравливанием под фоторезистивными масками RD-2700 25cp (а) и DSAM – 3020 (б)
Фоторезист |
Время |
ПХТ |
Реперный |
Изменение размеров Допустимое отклонение |
||
+ ЖТ |
|
|
размер, мкм |
(Δ), мкм |
размеров (Δmax), мкм |
|
|
|
|
||||
SPR350-1,2 |
|
|
|
6 |
0,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
RD-2700 25cp |
69 с + 18 с |
5 |
0,59 |
0,3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
DSAM – 3020 |
|
|
|
5 |
0,5 |
|
9
Жидкостное травление Al
Травитель – (CrO3) + NH4F:H2O = 90 г + 0,013:1; |
hAl = 0,5 (а); 0,47 (б) мкм |
а |
б |
7,4 мкм |
21,17 мкм |
Элементы шаблона, полученные после жидкостного травления под фоторезистивными масками RD-2700 25cp (а) и DSAM – 3020 (б)
Фоторезист |
Время |
Реперный |
Изменение размеров |
Допустимое отклонение |
|
|
ЖТ |
размер, мкм |
(Δ), мкм |
размеров на сторону |
|
|
|
|
(Δmax), мкм |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
SPR350-1,2 |
3 мин |
10 |
0,07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RD-2700 25cp |
2 мин 10 с |
9 |
0,845 |
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DSAM – 3020 |
1 мин 45 с |
22 |
0,4 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|