Математическая модель формирования сплошных тонких пленок центрифугированием в производстве элементной базы микроэлектроники

• Автор: Хоботнев, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ И ПРОБЛЕМЫ ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ.

1.1. Тенденции развития микроэлектроники

1.2. Анализ проблем формирования тонких покрытий центрифугированием

1.3. Современное состояние математического моделирования процесса формирования тонких слоев.

1.4. Цели и задачи исследования.

2. СИНТЕЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКИХ ПОКРЫТИЙ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕМ.

2.1. Математическая модель течения тонкой пленки при центрифугировании

2.2. Моделирование профиля распределения сил поверхностного натяжения при формировании тонкого покрытия.
2.3. Моделирование процесса получения тонкой пленки методом подобия.
2.4. Оценка адекватности математической модели
2.5. Анализ влияния сил поверхностного натяжения на формирование нанопленок центрифугированием.
2.6. Исследование сходимости решения при разложении в ряд компонент относительных скоростей.
3. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСЛОЕВ ПРИ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИИ
3.1. Математическое описание условия нарушения неразрывности пленочного течения.
3.2. Анализ влияния начальных условий на моделирование сплошности пленочного течения
3.3. Оценка влияния параметров математической модели на условия неразрывности течения пленки
3.4. Исследование численных методов решения математической модели
3.5. Исследование чувствительности математической модели.
4. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
4.1. Методика экспериментов и обработки экспериментальных данных
4.2. Техника экспериментов.
5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ.
5.1. Методика инженерного расчета режима нанесения на пластину рациональной дозы фоторезиста
5.2. Пример расчета режима нанесения на пластину рационального дозы
фоторезиста.
5.3. Методика инженерного расчета режима вращения пластины.
5.4. Пример расчета режима вращения пластины
5.5. Промышленное использование устройства для нанесения покрытий
центрифугированием.
5.6. Разработка системы имитационного моделирования процесса формирования тонких пленок центрифугированием
Основные выводы по результатам работы.
ЛИТЕРАТУРА


Преимущественное развитие при производстве интегральных микросхем (ИМС) получила КМОП - технология [,,], которая согласно прогнозам экспертов, останется доминирующей (более % в объеме производства) и в ближайшее десятилетие [,8]. Это обусловлено такими традиционными достоинствами КМОП ИМС, как малая потребляемая мощность, высокая помехоустойчивость, низкая рабочая температура [,3,4]. За последние годы в результате ускоренного развития технологии микропроцессоров (МП) уровень КМОП - технологии характеризует уже степень совершенства этих изделий. Однако показатели технологического развития динамических оперативных запоминающих устройств (ДОЗУ) и МП различны. Для ДОЗУ рынок постоянно диктует необходимость снижения стоимости и увеличения объема хранимой информации. Поэтому совершенствование этих ИМС направлено, прежде всего, на уменьшение размеров их элементов, т. Для МП основное требование, помимо снижения стоимости, - повышение функциональных возможностей (числа функций, выполняемых микросхемой со все возрастающим быстродействием). Здесь усилия направлены на уменьшение длины затворов МОП - транзисторов и увеличение числа слоев металлизации. Повышение информационной емкости ДОЗУ, быстродействия и вычислительной мощности МП сопровождается не только уменьшением размера элементов и толщины функциональных слоев, но и увеличением диаметра исходных кремниевых пластин, площади кристаллов, числа литографических и технологических операций. На современном этапе развития это реализуется за счет планарной технологии - создания на одной кремниевой пластине сотен ИМС (рис. Гбит ДОЗУ с минимальным размером элементов 0, мкм в году потребовало 0 технологических операций и операцию литографии, которые выполняют каждый раз на новом слое []. Рис. Полупроводниковая пла- Рис. Известны различные способы нанесения слоев фоторезиста на подложку: центрифугирование, электростатический, аэрозольное напыление, вакуумное осаждение, плазменное нанесение, локальное осаждение (под действием излучения), полимеризация мономера, окунание и полив, накатка пленки сухого фоторезиста []. В табл. Таблица 1. Центрифугирование 0. Плазменное нанесение 0. Полимеризация мономера 0. Вакуумное осаждение 0. Хотя аэрозольное распыление, нанесение валиком и окунание используются для производства интегральных схем, эти методы дают худшую однородность покрытий по сравнению с центрифугированием. Однако они обеспечивают большую экономию материала при использовании минимального объема резиста. Окунание было традиционным процессом при производстве печатных плат до тех пор, пока не возникла проблема «мостов» (закрытия отверстий в платах). Ровная [] сухая пленка полимера решила проблему мостов и явилась материалом, при помощи которого производители могли получать чистые пленки, свободные от проколов [6]. Нанесение окунанием, кроме того, осложняется эффектами образования клиновидной пленки из-за гравитационных потоков [] и высушивания. Этот эффект может быть уменьшен, если поддерживать пары растворителя над жидкостью. Нанесение вальцами [,5] требует ровных прецизионных вальцов, чтобы предотвратить механические повреждения пленок и переносить минимальный объем предварительно обработанной резистивной пленки. Некоторые из промышленных резистов могут интенсивно испаряться, и поэтому нет возможности наносить их аэрозольным распылением, прокаткой или вальцами. Они применимы только для нанесения покрытий центрифугированием. Характеристики нанесения пульверизатором зависят от размера аэрозольных капель, которые на поверхности могут соединяться в нерегулярные большие капли. Динамическое поверхностное натяжение может быть причиной дальнейшей агрегации и эффектов отслаивания (растрескивания) покрытий [1]. Способ Легмюра-Блоджета [] формирования мономолекулярных слоев полярных молекул на неорганических подложках применим для сверхразрешающей нанолитографии. Данный способ основан на поперечном сшивании и цепной полимеризации фоторезистов. В перспективе создание ленгмюровских пленок откроет возможости «неограниченного» разрешения.