Simulation zur Profilevolution für das reaktive Ionenstrahlätzen (RIBE) von mikrooptischen Oberflächen
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- Theodor Schuler
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1 Simulation zur Profilevolution für das reaktive Ionenstrahlätzen (RIBE) von mikrooptischen Oberflächen Martin Emmrich NTG Neue Technologien GmbH Gastwissenschaftler im Rahmen des Shapion-Projektes im IOM Tel: +49 (0) Fax: +49 (0) Erfahrungsaustausch Mühlleithen
2 NTG Neue Technologien GmbH & Co. KG Im Steinigen Graben Gelnhausen Erfahrungsaustausch Mühlleithen
3 NTG Neue Technologien GmbH & Co. KG Geschäftsbereiche > Vakuumtechnologie > IBF-Anlagen > Nanotechnologie > Teilchenbeschleuniger > Stahldiagnostik > Metall-Keramik-Verbundstoffe > Lohnfertigung Erfahrungsaustausch Mühlleithen
4 Inhalt 1. Eingangsdaten Simulation 2. Graphische Oberfläche (GUI) in Matlab 3. Ätzratenbibliothek 4. 2D-Profilevolution 5. Programmablauf 6. Beispiel Simulationsrechnung 7. Vergleich Simulation Messung 8. Ausblick Erfahrungsaustausch Mühlleithen
5 1. Eingangsdaten Simulation > verfügbare Messdaten für den Ätzprozess > winkelabhängige Ätzrate V(θ) bezogen auf die Gaszusammensetzung > Beispiel ÄR1030: * Prozessführung mit 4,0 sccm Gas * 1,0 sccm Sauerstoff (25%) * 3,0 sccm CHF 3 (75%) Erfahrungsaustausch Mühlleithen
6 > tabellarisches Textformat (Origin) Erfahrungsaustausch Mühlleithen
7 Profildaten Erfahrungsaustausch Mühlleithen
8 Tabellarisches Format > Header Informationen > Spalten (x, y) > Einheiten ([x]=nm, [y]=nm) Erfahrungsaustausch Mühlleithen
9 2. Graphische Oberfläche (GUI) in Matlab > Matlab für nummerische Programmierung geeignet (Funktionenbibliothek)!!! Für die Erzeugung einer graphische Oberfläche nicht optimal > Daten einlesen > Vorschau Dateiinhalt > Memo-Fenster (Programminformation) > Verschiedene Fitfunktionen (1) geglättete Spline-Interpolation (2)[cos(x)] n Fit (3) cos[(2n+1)x] Fit > Ordnung und Teilzerlegung wählbar > Graphische Darstellung der Fit-Ergebnisse > Erzeugung der Ätzraten-Bibliothek > Vorschau Layerprofil Erfahrungsaustausch Mühlleithen
10 Erfahrungsaustausch Mühlleithen
11 3. Ätzratenbibliothek > Erzeugung einer geeigneten Datenstruktur > Zugriff über Schlüsselwörter bzw. Zell-Nummern auf Funktion Erfahrungsaustausch Mühlleithen
12 4. 2D-Profilevolution > Grundlage: Michel Cantagrel: Considerations on High Resolution Patterns Engraved by Ion Etching > Bisher Vernachlässigung Sekundäreffekte: - Redeposition -Reflexion -Trenching > Ausgangspunkt - Messdaten Erfahrungsaustausch Mühlleithen
13 5. Programmablauf > Daten einlesen, Bereich auswählen > Auf feineres Gitter interpolieren (Reduzierung numerischer Fehler der Winkelbestimmung) > Skalierung (Gitterraster in x-richtung auf G x = 1 setzen, Reduzierung Rechenaufwand) > Berechnungen für jeden Iterationsschritt n: (1) Bestimmung von Theta über Erfahrungsaustausch Mühlleithen
14 (2) Kontrolle Übergang Resist Substrat (3) Bestimmung Abtragsfunktion (Fitfunktionen, analytisch) (4) Bestimmung Ableitung Abtragsfunktion (Schrittweite h beliebig klein wählbar) (5) Berechnung des neuen Profils Erfahrungsaustausch Mühlleithen
15 > Sofern Übergangsbereich Resist Substrat führe Savitzky-Golay Glättung durch - Vermeidung numerischer Instabilitäten - Reduzierung Peak-Struktur - Beseitigung Gradientenproblem - teilweise Erfassung Glättungseigenschaften von Sekundäreffekten Erfahrungsaustausch Mühlleithen
16 > Interpolation auf ursprüngliches x-gitter G x = 1 - Reduzierung Überschneidungen - Vermeidung Spiralbildung - Korrektur Gitterdehnung und -streckung > Bestimmung der verstrichenen Zeit T (ges) = n * t * tscal * xscal > Erzeugung Plot- und Histogramm-Daten Erfahrungsaustausch Mühlleithen
17 6. Beispiel Simulationsrechnung > Profilhöhe Resist AZ1505 (PV) ca. 91 nm > Minimum bei -43 nm > Sockelschicht Lack 20 nm ( Speck ) > Ausgangswinkel 7 > Substrat Quarz > Endwinkel 30 -nach 30 Minuten Ätzzeit Erfahrungsaustausch Mühlleithen
18 Erfahrungsaustausch Mühlleithen
19 7. Vergleich Simulation Messung resist 3 m in 6 m in 9 m in 12 min 15 min 18 min 21 min 24 min 30 min h(x) [nm] x [µm] Erfahrungsaustausch Mühlleithen
20 > Ausgangswinkel 7 > Endwinkel ca. 30 Erfahrungsaustausch Mühlleithen
21 8. Ausblick > Oberfläche mit mehreren Menu-Seiten (Visitenkarten-Form) > Anpassung Glättungsfunktion > Reduzierung der Glättungsdurchläufe (nur für Übergangsschicht) > Einbeziehung der Rotation (gemittelter Einfallswinkel, Berücksichtigung Verdeckung) > Rückrechnung Zielprofil - Ausgangsprofil > Indikator für Übergangsschicht (Sockelhöhe) > Verwendung dynamisches Gitter (?) > einfache 3D Berechnungen > Verfeinerung Randproblem > Vergleichssysimulationen Prozessführung - Variation Parameterfeld > Simulationsrechnungen für gekippte Proben (ohne Rotation) > Triggerung Abtragsrate sowie Zeitskala anhand von in-situ-zeitmessung Erfahrungsaustausch Mühlleithen
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