Введение к работе
Актуальность темы.
Состояние рынка продукции микроэлектроники на сегодняшний день свидетельствует о том, что уровень развития производства интегральных схем (ИС) постоянно изменяется, совершенствуется и определяется качеством литографического оборудования и уровнем развития технологии фотолитографии, которая сохраняет лидирующее положение в производстве.
Развитие литографии идет по пути как разработки новых , так и совершенствования традиционных методов оптической микролитографии. Детерминированный подход к методам литографии хорошо разработан и изучен. Следующий этап развития связан со статистическим подходом.
Ключевым моментом современной фотолитографии, определяющим точность и процент выхода годных изделий, является качество фотошаблона.
Проведенный анализ литературных источников показал, что на сегодняшний день практически отсутствуют сведения об использовании статистического подхода к анализу явлений, происходящих при переносе изображения с фотошаблона при флуктуации толщины светочувствительного слоя, с целью проведения оптимального синтеза фотошаблона, поэтому возрастает значение работ, связанных с этими вопросами.
Учитывая изложенное, направление исследований в области совершенствования традиционных методов фотолитографии с применением статистического анализа явлений, сопровождающих перенос рисунка фотошаблона при флуктуации параметров пленки
фоторезиста, с целью оптимального синтеза фотошаблона является актуальным.
Цель работы и задачи исследования
Целью работы является повышение точности переноса рисунка фотошаблона при флуктуации параметров пленки фоторезиста.
Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных задач:
-
Разработка математической модели процесса пленкообра-зования фоторезиста и оптимизация процесса.
-
Разработка методики статистического исследования распределения толщины пленки фоторезиста по поверхности подложки.
-
Построение экспериментально- аналитической модели плотности распределения толщины фоторезистной пленки по подложке.
-
Исследование процесса переноса рисунка фотошаблона через пленку фоторезиста в условиях флуктуации ее толщины.
5. Оптимальный синтез фотошаблона.
Основные методы исследования.
При решении поставленных задач использовались следующие методы: капиллярной вискозиметрии при определении вязкости фоторезиста; микроинтерферометрии для измерения толщи-ны пленок фоторезиста; планирования эксперимента и математической статистики для построения математической модели и оптимизации процесса пленкообразования фоторезиста; электронно-микроскопический метод для определения геометрических размеров элементов микросхем.
Для получения плотности распределения толщины фоторе
зистной пленки и ширины элемента микросхем использовались ме
тоды теории вероятностей, математической статистики и полигаус
совы модели. '
Научная новизна работы представлена следующими результатами, которые выносятся на защиту:
-
Разработана математическая модель процесса пленкообра-зования фоторезиста, осуществлена оптимизация этого процесса для конкренного технологического оборудования проблемной лаборатории КГТУ им. А.Н.Туполева.
-
Разработана методика статистического исследования распределения толщины пленки фоторезиста по поверхности подложки.
-
Разработан экспериментально - аналитический метод описания плотности распределения толщины фоторезистной пленки по подложке на основе использования полигауссовых моделей.
-
Получена плотность распределения геометрических размеров рисунка микросхем , в частности, ширины, зависящая от параметров технологического процесса фотолитографии.
-
Предложен один из путей оптимального синтеза фотошаблона, заключающийся в изменении геометрических размеров рисунка фотошаблона для каждой зоны в зависимости от толщины пленки фоторезиста.
Практическая ценность работы заключается в следующем: - определены оптимальные режимы процесса нанесения пленки фоторезиста центрифугированием для конкретного технологического оборудования;
- получены численные оценки параметров полигауссова рас
пределения толщины фоторезистной пленки и ширины элемента ри
сунка микросхемы;
разработан и изготовлен оптимальный фотошаблон, отличающийся от стандартного тем, что заданные геометрические размеры рисунка фотошаблона предискажены в соответствии с флуктуацией толщины пленки фоторезиста;
представлен сравнительный анализ цифровых данных, свидетельствующий о сокращении на 20 % величины разброса сопротивлений тонкопленочного терморезистора (ТТР) при использовании оптимального фотошаблона.
Реализация результатов.
Теоретические и практические результаты работы внедрены в КПКБ ( г. Казань ), в ЦПКБ "Тёплоприбор" ( г.Казань ), где разработаны техпроцессы изготовления ТТ?, тензодатчиков, использующие предаокенный оптимальный синтез фотошаблона; в АООТ Казанский институт фотоматериалов ( г. Казань ) и в учебном процессе кафедры ТРЭС КГТУ им. А.Н. Туполева.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно - технической конференции "Модель -проект 95" ( г. Казань,. 1995 г. ), на международном научно - техническом семинаре "Новые технологии - 96" ( г. Казань, 1996 г. ), на юбилейной научной и научно - методической конференции, посвященной 65 - летаю КГТУ им. А.Н.Туполева "Актуальные проблемы научных исследований и высшего профессионального образования", ( г. Казань, 1997 г.).
Публикации. . '
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, полу-, чеио 2 авторских свидетельства СССР на изобретения и 1 решение о выдаче патента РФ на изобретение.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 118 наименований и приложений, содержит 114 страниц машинописного текста, в том числе 34 рисунка. Общий объем работы составляет 132 страницы машинописного текста.
