Моделирование процесса травления фоторезистора

Фоторезисты часто применяют для травления подложки через сформированную из них фоторезистную маску. Поскольку в состав большинства травителей входят кислоты, то одним из важнейших свойств резистной маски является ее кислотостойкость. Ее определяют, как способность резистной маски защищать поверхность подложки от воздействия кислотного травителя. Величиной кислотостойкости является время, в течение которого фоторезист выдерживает действие травителя до начала появления таких дефектов, как частичное разрушение, отслаивание от подложки, локальное точечное расстравливание фоторезистного слоя или подтравливание его на границе с подложкой.

Стойкость фоторезиста к химическим воздействиям зависит не только от состава, но и толщины и состояния резистной маски. Стойкость фоторезиста к травлению оценивают при помощи фактора травления

.

Здесь h – глубина травления; x – боковое расстравливание. Чем меньше боковое расстравливание при заданной глубине травления, тем выше кислотостойкость фоторезиста. Боковой подтравливание часто характеризуют клином травления.

В связи с использованием в последнее время методов сухого газофазного травления материала подложки среди характеристик фоторезиста все чаще называют плазмостойкость или стойкость к воздействию газовой плазмы. Поскольку имеется несколько альтернативных составов плазмообразующих газов для травления для того или иного материала микроэлектроники, необходимо конкретизировать, стойкость по отношению к какой плазме рассматривается.

Травление любого слоя, где кинетика задается скоростью на поверхности можно моделировать методом струны.

Резист растворяется в проявителе со скоростью, которая является функцией локальной концентрации ингибитора M(x). Функция скорости R(M) подбирается эмпирически по результатам измерений.

,

,

где R₁ и R₂ – скорость травления полностью экспонированного и полностью неэкспонированного фоторезиста, R3 – параметр чувствительности изменения скорости травления с изменением М.

Граница между протравленной и непротравленной областями аппроксимируется точками, соединенными прямыми линиями. Каждая точка передвигается вдоль биссектрисы угла, вершиной которого она является, согласно локальному значению скорости травления. Типичная струна состоит из 40¸100 точек.

Процесс моделирования «стартует» с исходной поверхности и со временем продвигается вглубь слоя, подвергаемому травлению. В процессе моделирования отрезки прямых между точками имеют приблизительно постоянную длину в результате добавления точек в областях расширения фронта и стирания их в областях сокращения. При моделировании проявления позитивного резиста для получения функции скорости травления массив M(x, z) подставляется в функцию, описывающую зависимость скорости травления от М.

Рис. Моделирование процесса травления с помощью метода струны.

Рис. Профиль края линии с номинальным размером 1 мкм в фоторезисте AZ1350J после проявления в течении 85 с в смеси AZ-проявитель: вода = 1:1.