Calcul des doses d’exposition pour l’écrivain laser DWL Exposition DWL 18.09.2018 Exposition DWL Calcul des doses d’exposition pour l’écrivain laser DWL (et les aligneuses de masque) Centre de MicroNanoTechnologie, EPFL 18.09.2018 Exposition DWL Prensentation Eng. Meeting CMI 10 juillet 2003 Compléments d’information 9 juillet 2003 CMI/GAR

Exposition DWL 18.09.2018 Réponse spectrale Les aligneuses du CMI sont équipées en optique compatible g-, h-, i-line, l’intensité relative des lignes est non représentative 18.09.2018 Exposition DWL Nomenclature des diverses sources UV. Les aligneuses du CMI travaillent en h-line, i-line (pas de filtres spécifique). Pas de g-line (filtré), pas de deep UV (optique en verre) CMI/GAR

Courbe de contraste Fenêtre d’exposition en lithographie « binaire » Exposition DWL 18.09.2018 Courbe de contraste Fenêtre d’exposition en lithographie « binaire » , , , Log D T Normalisée 1 D0 La valeur de seuil D0 et la pente g sont les critères déterminant la fenêtre d’exposition. 18.09.2018 Exposition DWL La dose d’exposition est calibrée expérimentalement pour tenir compte de la totalité des paramètres de procédé photo; de la sensibilité spectrale au temps de développement. Les courbes de contraste sont établies pr chaque type de PR et chaque épaisseur. Cette calibration doit être effectuée selon un protocole strict. Tout les points d’une courbe doivent être obtenue sur la même plaquette pour assurer un minimum de dispersion dans les résultats.  Utilisation exclusive de l’écrivain laser ! CMI/GAR

Exemple de calibration Exposition DWL 18.09.2018 Exemple de calibration LI = Light index (proportional to D0) Tail 18.09.2018 Exposition DWL Le nb. Minimum de pt pr une bonne calibration est de 5pts dans la région linéaire + 3 pts en dessus du seuil. Pour effectuer le « FIT », les données sont filtrées en fonction de l’épaisseur résiduelle de PR (ici 4-70%) CMI/GAR

La fenêtre d’exposition et profils Exposition DWL 18.09.2018 La fenêtre d’exposition et profils Fenêtre d’exposition en lithographie « binaire » , , , Log D T Normalisée 1 La fenêtre d’exposition est déterminée selon les critères suivants: Min: Perte de côte minimale mais uniformité sur toute la plaque mieux que 20% Optimum: Critère du réseau de ligne, sécurité vis-à-vis des variation du procédé de litho (épaisseur du PR, bake, etc…) Max: Seuil avant sur-exposition évidente (perte importante de résolution) Les pertes de côte Ds et le profil du PR sont toujours liés (voir ex. ci-après) D0 Fenêtre Min Optimum Max Log D D0 + 0.17/g D0 + 0.27/g D0 + 0.47/g D=D0 + (%) (g=2.0) 21 36 72 Masque ou données masquée Ds PR 18.09.2018 Exposition DWL Attention; travailler en échelle LOG (série test en progression géomètrique !) CMI/GAR

Profil en fonction de la dose; S18xx Exposition DWL 18.09.2018 Profil en fonction de la dose; S18xx Les tests d’exposition sont constitués de différents objets. Le critère de résolution est défini par la séparation des réseaux de lignes. Exposition (par rapport au seuil) ½ Période Largeur parois inférieure Largeur parois supérieure 140 (+15%) 1.5mm 0.94mm 0.28mm 240 (+95%) 1.36mm 0.32mm Tableau I: Géométrie des lignes complémentaires du réseau (parois) 15% en dessus du seuil: Réseau 1mm non séparé (résidus) sur le substrat 95% en dessus du seuil: Réseau séparé; profil trapézoïdal 18.09.2018 Exposition DWL La largeur de ligne obtenue est toujours supérieure à la dimension sur « layout » = perte de côte positive; la parois entre deux ligne inférieure. Le profil est toujours trapézoïdal. CMI/GAR

Calcul de l’exposition: Exposition DWL 18.09.2018 Calcul de l’exposition: « Easy Setup » : Deux configurations de la machine sont proposées Pour utilisation rapide avec des exigences moyenne Selection de configuration fonction des utilisations « standard » Substrat standard Chaque ligne décrit une configuration et ces paramètres (exemple S1805 0.5um) Si SiO2 1µm DWL SetUp  Defocus Energy Filter . 1/2Pitch  [µm] Min. Line Max 2.10%No 67 90 102 - 2.0 2.04%10 2 165 180 210 %10 0.8 18.09.2018 Exposition DWL La configuration est indiquée dans le format mode.distance f. lentile%valeur du filtre (transmission) La résolution obtenue dans les calibration est indiquée en couleur verte (fenêtre ou valeur centrale selon les cas) Une indication de le résolution (choix optimal vitesse-dimension critique) est en cours d’élaboration CMI/GAR

Calcul de l’exposition: Exposition DWL 18.09.2018 Calcul de l’exposition: Principe: Les données du photorésiste sont copiées à partir de la feuille « data PR » Fichier Excel; (! Charger directement depuis le WEB, ne pas utiliser votre copie locale du fichier !) 18.09.2018 Exposition DWL Le choix des options est filtrés selon le domaine de validité du modèle. La validation des modèles est en cours (toute nouvelle donnée bienvenue) Une indication de le résolution (choix optimal vitesse-dimension critique) est en cours d’élaboration CMI/GAR

Exposure Calculator (DWL): Exposition DWL 18.09.2018 Exposure Calculator (DWL): sur la ligne d’entrée de la feuille « calcul » L’utilisateur doit choisir un filtre et un modèle de calcul. Selon le modèle, il faut entrer les paramètres (réflectivité, correction d’épaisseur, mode streching. 18.09.2018 Exposition DWL Le choix des options est filtrés selon le domaine de validité du modèle. La validation des modèles est en cours (toute nouvelle donnée bienvenue) Une indication de le résolution (choix optimal vitesse-dimension critique) est en cours d’élaboration CMI/GAR

Exposure Calculator (DWL): Exposition DWL 18.09.2018 Exposure Calculator (DWL): Les fenêtres d’exposition apparaissent ensuite pour chaque configuration, pour les cas limites (max=trous isolés et min= piliers isolés) ainsi que la valeur recommandée pour les layout mixtes. Le paramètre de focalisation est aussi calculé en fonction de l’épaiseur du film de PR Les indications de sur- et sous-capacité du laser en fonction du choix du filtre doivent être strictement respectées Un outil de calcul des dimensions critiques en fonction de l’angle dela structure est proposé 18.09.2018 Exposition DWL Le choix des options est filtrés selon le domaine de validité du modèle. La validation des modèles est en cours (toute nouvelle donnée bienvenue) Une indication de le résolution (choix optimal vitesse-dimension critique) est en cours d’élaboration CMI/GAR

Modèles et paramètres Le modèle par défaut est inactif « disable ». Le substrat ou le Cr-blank standard est supposé. Les formules utilisées sont décrite en clair dans le volet « version » du fichier. Les paramètres copiés depuis la base de donnée sont les suivants: Colonne A: Configuration selon le code de la DWL. B: Paramètre de défocalisation C: Valeur de seuil, variation col. E D: Pente gamma F: Absorption optique G: Epaisseur nominale du photorésiste H: Correction de l’effet de « queue » par observation des résidus de PR K: Date de la dernière vérification et Fit des données 18.09.2018 Exposition DWL

Modèles et paramètres La signification des paramètres est indiquée en dessus de la ligne de prise de donnée. Une vérification des entrée est proposée en dessous Les résultats obtenus ne sont qu’une indication. Seul l’établissement d’une courbe de contraste avec « Fit » permet de déterminer les paramètres optimaux d’une exposition. Les modèles utilisés sont décrit brièvement ci-après 18.09.2018 Exposition DWL

Modèle 1: Réflectivité Hypothèse: t Pas de topographie Exposition DWL 18.09.2018 Modèle 1: Réflectivité Hypothèse: Pas de topographie Substrat homogène t 18.09.2018 Exposition DWL La contribution de la réflexion est approximée par la réflectivité mesurée à 413nm (Nanospec) et ll’intensité à l’interface. Lambda est la longueur d’absorption. CMI/GAR

Modèle 2: « Marche (step) » Exposition DWL 18.09.2018 Modèle 2: « Marche (step) » Hypothèse: Topographie critique (Sharp step) Perte totale de lumière au fond de la marche t 18.09.2018 Exposition DWL Le « boudin » de PR accumulé au bord inférieur de la marche est approximativement la somme des hauteur t+h. Aucun réflexion par le flanc du step est considérée comme utile. CMI/GAR

Modèle 3: Diffusion par rugosité Exposition DWL 18.09.2018 Modèle 3: Diffusion par rugosité Hypothèse: Granularité du substrat > longueur d’onde Efficacité de la diffusion à déterminer expérimentalement 18.09.2018 Exposition DWL La diffusion de la lumière par une rugosité de surface de longueur d’onde > 410nm est approximée par le facteur de proportionnalité alpha. CMI/GAR