Диплом_9282 / 2023ВКР928224Зикратова
.pdf«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина)»
|
(СПбГЭТУ “ЛЭТИ”) |
|
Направление |
28.03.01 – Нанотехнологии и микросистем- |
|
|
ная техника |
|
Профиль |
Проектирование и технологии микро- и |
|
|
наносистем |
|
Факультет |
ФЭЛ |
|
Кафедра |
МНЭ |
|
К защите допустить |
|
|
И. о. зав. кафедрой |
д.ф.-м.н., доц. |
Комков О.С. |
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА
ТЕМА: ТЕСТИРОВАНИЕ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ФОТОРЕЗИСТА В УСЛОВИЯХ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ
Студент |
|
|
|
Зикратова А. А. |
|
|
Подпись |
|
Фамилия И.О. |
Руководитель |
к.х.н., доц. |
|
|
Хмельницкий И. К. |
|
(Уч. степень, уч. звание) |
Подпись |
|
Фамилия И.О. |
Консультанты |
к.т.н. |
|
|
Кузнецова М. А. |
|
(Уч. степень, уч. звание) |
Подпись |
|
Фамилия И.О. |
|
|
|
|
Олехова Н. И. |
|
(Уч. степень, уч. звание) |
Подпись |
|
Фамилия И.О. |
|
к.т.н., доц. |
|
|
Гареев К. Г. |
|
(Уч. степень, уч. звание) |
Подпись |
|
Фамилия И.О. |
Санкт-Петербург, 2023
ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ
Утверждаю
И. о. зав. кафедрой МНЭ
____________ Комков О.С.
«___»______________20___ г.
Студент |
Зикратова А. А. |
Группа 9282 |
Тема работы: Тестирование пригодности для технологического процесса и обоснование выбора фоторезиста в условиях импортозамещения.
Место выполнения ВКР: АО НПП «ЭЛАР»
Исходные данные (технические требования):
Содержание ВКР:
Обзор научной литературы, описание экспериментальных установок и методов исследования, экспериментальная часть и описание результатов.
Перечень отчетных материалов: пояснительная записка, иллюстративный материал, презентационные материалы
Дополнительные разделы: технико-экономическое обоснование
Дата выдачи задания |
Дата представления ВКР к защите |
||
«___»______________20___ г. |
«___»______________20___ г. |
||
Студент |
|
|
Зикратова А. А. |
Руководитель |
к.х.н., доц. |
|
Хмельницкий И. К. |
|
|||
|
(Уч. степень, уч. звание) |
|
|
|
|
|
|
Консультант |
к.т.н. |
|
Кузнецова М. А. |
|
(Уч. степень, уч. звание) |
|
|
|
|
|
|
2
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ ВЫПУСКНОЙ
КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ
|
|
Утверждаю |
|
|
И. о. зав. кафедрой МНЭ |
|
|
____________ Комков О.С. |
|
|
«___»______________20___ г. |
Студент |
Зикратова А. А. |
Группа 9282 |
Тема работы: Тестирование пригодности для технологического процесса и обоснование выбора фоторезиста в условиях импортозамещения.
№ п/п |
|
Наименование работ |
|
Срок выпол- |
|
|||
|
|
нения |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
Изучение информационных источников |
|
05.04.2023 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Обработка данных исследованных параметров, свя- |
|
|
|||||
2 |
занных с физическими свойствами фоторезиста |
|
17.04.2023 |
|
||||
(толщина плёнки, доза экспонирования, разрешение |
|
|||||||
|
|
|
||||||
|
и т.д.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Обработка данных исследованных параметров, свя- |
|
|
|||||
3 |
занных с химическими свойствами фоторезиста |
|
28.04.2023 |
|
||||
|
(химическая стойкость, боковой подтрав и т.д.) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
Подготовка презентации и отчёта по преддиплом- |
15.05.2023 |
|
|||||
ной практике. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Студент |
|
|
|
|
|
Зикратова А. А. |
|
|
|
|
|
Подпись |
|
Фамилия И.О. |
|
||
Руководитель |
к.х.н., доц. |
|
|
|
Хмельницкий И. К. |
|
||
|
|
(Уч. степень, уч. звание) |
Подпись |
|
Фамилия И.О. |
|
||
Консультанты |
к.т.н. |
|
|
|
Кузнецова М. А. |
|
||
|
|
(Уч. степень, уч. звание) |
подпись |
|
Фамилия И.О. |
|
||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
РЕФЕРАТ
Бакалаврская квалификационная работа содержит 57 стр., 24 рис.,
14 табл., 5 ист.
ФОТОРЕЗИСТ, ЛИТОГРАФИЯ, ЭКСПОЗИЦИЯ, РАЗРЕШАЮ-
ЩАЯ СПОСОБНОСТЬ, ПРОЯВИТЕЛЬ, ТРАВИТЕЛЬ, ТЕХНОЛОГИЧЕ-
СКИЙ СЛОЙ Объектами исследования в работе являются положительные фото-
резистивные плёнки.
Цель работы – выбор из предложенных, доступных фоторезистов наиболее подходящего по параметрам фоторезиста в технологическом процессе в качестве замены прежнего фоторезиста на предприятии.
По ходу работы были изучены кривые нанесения фоторезистов на пластины, проведены испытания фоторезистов на стойкость к проявите-
лям, подобраны оптимальные дозы экспозиции и установлены разрешаю-
щие способности, исследованы фоторезистивные маски на химическую стойкость к травильным растворам технологических слоев.
4
SUMMARY
Objects of study are positive photoresist films.
The purpose of work is a choice of available photoresists - the most suitable on the parameters of photoresist in technological process as a replacement of an old photoresist at the enterprise.
In the course of work application curves of photoresists on plates were studied, photoresists were tested on resistance to developers, optimum doses of exposure were selected and resolution properties were established, photoresist masks were investigated on chemical resistance to etching solutions of technological layers.
5
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ ............................................... |
8 |
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. |
9 |
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР................................................................................. |
10 |
1.1 Литография ................................................................................................... |
10 |
1.1.1 Оптическая литография......................................................................... |
10 |
1.1.2 Другие виды литографии ...................................................................... |
12 |
1.2 Виды фоторезистивных материалов .......................................................... |
13 |
1.2.1 Основные механизмы протекания химических реакций в |
|
фоторезистах ................................................................................................... |
13 |
1.3Физико-химические свойства и параметры фоторезистивных составов14
1.3.1Чувствительность фоторезистивных составов к излучению и
экспозиционная доза....................................................................................... |
14 |
|
1.3.2 Параметры Дилла................................................................................... |
15 |
|
1.3.3 Способность к отображению элементов фиксированных размеров 17 |
||
1.3.4 Адгезия плёнок ФР к технологическим слоям ................................... |
18 |
|
1.3.5 Химическая стойкость фоторезистивных масок к травильным |
|
|
растворам и проявителям ............................................................................... |
19 |
|
1.4 |
Фоторезистивные материалы для длинноволновой фотолитографии |
|
(254–436 нм)........................................................................................................ |
21 |
|
1.5 |
Материалы для коротковолновой фотолитографии – от DUV (от 248 нм) |
|
до EUV (121 нм – 10 нм).................................................................................... |
22 |
|
1.6 |
Варианты нанесения фоторезистивных плёнок, применяемые в |
|
микроэлектронной промышленности .............................................................. |
24 |
|
1.6.1 Метод с использованием центробежной силы ................................... |
24 |
|
1.6.2 Нанесение распылением (спрей-нанесение) ....................................... |
26 |
|
2 ОСНОВНЫЕ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ УСТАНОВКИ ...................................... |
27 |
|
2.1 |
Установка совмещения и экспонирования для проекционной |
|
фотолитографии Canon FPA-3000i4 ................................................................. |
27 |
|
2.2 |
Устройство измерения толщин плёнок Filmetrics F50A .......................... |
28 |
2.3 |
Сканирующий электронный микроскоп Tescan Mira 3............................ |
28 |
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФОТОРЕЗИСТОВ................................. |
30 |
|
3.1 |
Снятие зависимостей толщин фоторезистивных плёнок от частоты |
|
вращения центрифуги ........................................................................................ |
30 |
|
|
6 |
|
3.2 |
Исследование стойкости плёнки фоторезиста в проявителе ................... |
33 |
3.3 |
Определение оптимальной дозы экспонирования фоторезиста.............. |
34 |
3.4 |
Контроль разрешающей способности фоторезистивной пленки ............ |
35 |
3.5 |
Исследование стойкости к травлению фоторезистивной маски, |
|
покрывающей различные слои ......................................................................... |
37 |
|
3.5.1 Травление слоя SiO2 (получен ПХО) ................................................... |
39 |
|
3.5.2 Травление слоя SiO2 (получен термическим окислением) ................ |
40 |
|
3.5.3 Травление Si* ......................................................................................... |
41 |
|
3.5.4 Травление Al........................................................................................... |
43 |
|
4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, ПРОВЕДЕННОГО |
|
|
ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОРЕЗИСТОВ................................................................ |
45 |
|
4.1 |
Оценка трудоемкости проведённого исследования исполнителями ...... |
45 |
4.2 |
Подсчёт расходов на заработные платы исполнителей и отчисления в |
|
фонды................................................................................................................... |
47 |
|
4.3 |
Оценка затрат на сырьё и материалы ......................................................... |
48 |
4.4 |
Амортизационные отчисления.................................................................... |
49 |
4.5 |
Расчёт накладных расходов......................................................................... |
50 |
4.6 |
Калькуляция затрат на ВКР......................................................................... |
51 |
4.7 |
Вывод............................................................................................................. |
51 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................... |
53 |
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................................ |
58 |
|
7
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
В данной пояснительной записке к выпускной квалификационной работе применяются нижеперечисленные обозначения и сокращения:
ФР – фоторезист ПХО – плазмохимическое осаждение
ХАЧ – химически активные частицы ПХТ – плазмохимическое травление ЖТ – жидкостное травление ФШ – фотошаблон
ИМС – интегральная микросхема
СБИС – сверхбольшая интегральная схема
8
ВВЕДЕНИЕ
Санкционное давление ряда стран привело к нарушению цепочек по-
ставки многих технологических субстанций. Как следствие в сжатые сроки требуется осуществить переход на альтернативные варианты.
Подбирался аналог зарубежного продукта, подходящий под конкрет-
ный технологический процесс предприятия. Были исследованы параметры фоторезистов и сопоставлены с критериями пригодности, обусловленными требованиями технологического регламента предприятия.
Данный тип исследования не утратит своей актуальности, поскольку сопутствует обеспечению стабильного течения технологического процесса предприятия, так как расходный материал является неотъемлемой, необхо-
димой частью любого производства.
9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Литография
Литография является основной операцией по созданию ИМС и СБИС.
Заключается в переносе топологии шаблона на технологические слои по-
средством засвечивания определенных участков, покрытых специальной хи-
мической композицией – резистом, в результате чего может изменяться отно-
сительная растворимость состава – более растворимые участки смываются специальными реагентами (проявителями), оставшиеся формируют рези-
стивную маску, посредством которой можно в дальнейшем локально влиять на покрытые слои: удалять участки слоёв, вводить примеси с целью задания областям разных типов проводимости, напылять или осаждать различные функциональные слои (д/э – SiO2, Si3N4; проводящие – Si*, Al – чаще всего).
Создание приборов последовательным наложением технологических слоёв проводится в основной связке (рисунок 1.1): литография – перенос конфигурации рисунка на слой (переход 1), травление (переход 2) – создание объемных структур, осаждение и легирование (переход 3) – наращивание технологических слоёв и придание областям типов проводимостей.
слой |
1 |
резист |
|
пластина
2
3
Рисунок 1.1 – Обычные операции при литографии
1.1.1 Оптическая литография
Засвечивание фоторезиста происходит на длине волны λ = 126–436 нм.
В качестве источников излучения могут применяться: ртутная лампа (испус-
кает широкий спектр излучения), эксимерные лазеры (248–157 нм). Фотоли-
10