автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Исследование процессов 3D-структурирования в электронной литографии

Князев Максим Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ 3Б-СТРУКТУ РИРОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОННОЙ ЛИТОГРАФИИ

Специальность 05 27 01 - твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро - и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

иил ?804 1

Черноголовка 2007

003178041

Работа выполнена в Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Научный руководитель кандидат физико-математических наук

Дубонос Сергей Валентинович, ИПТМ РАН

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук

кандидат физико-математических наук

Рязанов Валерий Владимирович, ИФТТ РАН Нащекин Алексей Викторович, ФТИ имени Иоффе РАН

Ведущая организация Физико-Технологический Институт РАН (г Москва)

Защита состоится » ¿■^¿¡^л'х 2008 г в ч на заседании

диссертационного совета Д 002 081 01 при Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН по адресу 142432, Московская область, г Черноголовка, ул Институтская, 6, ИПТМ РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Автореферат разослан « ЦЪ » цСл 2007 г

Ученый секретарь /

диссертационного совета Д 002 081 01, /

кандидат химических наук //б^^х ПанченкоЛА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Трехмерные микро- и наноструктуры (ЗБ-структуры), выполненные из разнообразных материалов, в последнее время используются в различных областях, это и оптоэлектроника, и рентгеновская оптика, и микробиология Одним из наиболее гибких и часто применяемых методов создания ЗБ-объектов в лабораторных условиях является ЗО-структурирование с помощью электронной литографии

Электронная литография имеет широкие возможности для создания ЗЭ-рельефа, но в тоже время обладает низкой производительностью, что ограничивает ее применение созданием экспериментальных структур или небольших партий для исследовательских нужд Тем не менее, электронная литография является необходимым элементом нового метода, импринт-литографии, прогнозируемой к использованию для создания трехмерных микро-и наноструктур в промышленных масштабах Метод импринт-литографии основан на впечатывании в полимер штампа, имеющего форму, обратную создаваемому рельефу Создание же штампа осуществляется методом электронной литографии

Технология электронной литографии развивается на протяжении длительного времени Существенное внимание, соответственно, уделяется изучению свойств материалов, используемых в ней, в том числе электронным резистам На протяжении долгого времени электронная литография в основном используется для создания планарных структур, для которых точное знание контрастности резиста не так важно, главное, чтобы она имела высокое значение Поэтому на момент начала исследований, составивших основу данной диссертации, информации о свойствах резистов, особенно о контрастности, было явно недостаточно для успешного изготовления ЗБ-рельефов

Толщина пленки электронного резиста не превышает 2мкм, поэтому невозможно создать трехмерные структуры большего размера Следовательно, существует потребность в методе, позволяющем устранить это ограничение, что существенно расширит область применения электронной литографии для ЗБ-структурирования

Необходимость уточнения существующих методов определения контрастности резистов, разработки новых надежных способов для

непосредственного формирования ЗО-топографии микро- и наноразмеров в, например, диэлектрических материалах, определяет актуальность темы настоящей диссертационной работы

Цель и задачи работы

Целью диссертации является совершенствование методов и процессов 30-структурирования с помощью электронной литографии Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи

- разработать быстрый и точный метод определения контрастности электронных резистов,

- выявить влияние условий проявления на контрастность резиста с помощью разработанного метода определения контрастности,

- разработать технологические операции, расширяющие возможности электронной литографии и позволяющие, в том числе, осуществлять формирование ЗЭ-структур

Научная новизна работы

1 Впервые с помощью нового оптического метода измерена зависимость эффективной контрастности позитивного резиста от температуры проявителя Показано, что небольшое увеличение температуры ведет к значительному уменьшению эффективной контрастности

2 Впервые с помощью нового оптического метода была экспериментально определена реальная (не зависящая от ускоряющего напряжения и материала подложки) контрастность позитивного резиста Оказалась, что она в несколько раз меньше эффективной контрастности

3 Экспериментально обнаружен новый эффект - зависимость скорости проявления электронного резиста от способа экспонирования и плотности тока (макс-эффект)

4 Разработанная для описания макс-эффекта феноменологическая модель позволила оценить его влияние на скорость проявления резиста Оказалось, что для ПММА 950К в двух предельных случаях (ток экспонирования стремится к нулю и к бесконечности) скорость проявления резиста может отличаться в три раза при одинаковой дозе экспонирования Обнаружено, что время релаксации промежуточных состояний более чем на четыре порядка больше характерного времени экспонирования резистов Такая большая величина времени релаксации

позволяет объяснить, почему влияние нагрева резиста при экспонировании на промышленных литографах практически отсутствует

Практическая значимость работы

1 Разработанный новый оптический метод, в основе которого лежит специальная тестовая структура, может быть использован для быстрого и точного определения эффективной контрастности резистов в лабораторных и промышленных условиях, а также для исследования зависимости контрастности от разных параметров проявления и экспонирования резистов

2 Учитывая при проектировании трехмерных структур влияние последовательности экспонирования и плотности тока на результат литографии, можно повысить качество ЗО-структурирования

3 Разработан новый метод ЗО-структурирования на основе электронной литографии, который может быть использован для создания трехмерных структур толщиной на порядок большей, чем толщина слоя электронного резиста

Личный вклад диссертанта в работу

Автором изготовлены все образцы, разработан метод ЗО-структурирования на основе электронной литографии, проведены все измерения, связанные с определением дозовых характеристик резистов, осуществлена обработка всех экспериментальных данных, им сформулированы положения, выносимые на защиту

Автор участвовал в разработке феноменологической модели влияния последовательности и плотности тока экспонирования на поглощенную дозу Оптические измерения также проводились при участии автора

Работа проводилась совместно с сотрудниками лаборатории Физики и технологии мезоскопических структур (технологические операции, связанные с литографией), лаборатории Интегральной оптики (оптические измерения) и лаборатории Теоретической физики (разработка феноменологической модели влияния плотности тока и последовательности экспонирования на поглощенную дозу)

Основные положения, выносимые на защиту

1 Новый оптический метод определения контрастности электронных резистов с помощью специальной тестовой структуры, являющийся быстрым и точным инструментом для изучения зависимости контрастности резиста от параметров проявления Результаты исследования зависимости контрастности резиста от температуры проявителя

2 Обнаруженная зависимость скорости проявления резиста от последовательности экспонирования и плотности тока при одинаковой дозе экспонирования (макс-эффект) Феноменологическая модель макс-эффекта, позволяющая оценить его максимальное влияние на скорость проявления резиста

3 Новый метод 3 D-структурирования, позволяющий создание трехмерных структур толщиной на порядок большей, чем толщина слоя электронного резиста

4 Результаты исследования спектров фотонных структур созданных в пленках резиста с красителем родамин 6G, свидетельствующие об увеличении в несколько раз интенсивности фотолюминесценции на структурах по сравнению с исходной пленкой

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на следующих научных конференциях

- The International Conference "Micro- and Nano-Engineering" (Cambridge,

United Kingdom, MNE-2003),

- The International Conference "Micro- and Nano-Electromcs" (Звенигород,

ICMNE-2003),

- NANOSTRUCTURES Physics and Technology" (St Petersburg, 2004),

- The International Conference "Micro- and Nano-EIectronics - 2005"

(Звенигород, ICMNE-2005),

- The International Conference "Micro- and Nano-Engineering" (Barcelona,

Spam, MNE-2006),

- Симпозиум "Нанофизика и наноэлектроника" (Нижний Новгород, 2006г),

- European Conference on Modelhng and Simulation (Riga, Latvia, 2005r)

Публикации

Основные результаты диссертационной работы изложены в одиннадцати публикациях Их список приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы Диссертация изложена на Л страницах, включает ? ь

рисунков и Г таблиц Список литературы содержит -^101 источник

Во введении представлено общее описание проделанной работы, перечислены основные результаты, приведено обсуждение актуальности, новизны работы и практической значимости результатов

В первой главе описываются методы электронной литографии и типы применяемых резистов Излагаются основные принципы и характеристики проявления электронных резистов Описываются распространенные методы создания трехмерных микро- и наноструктур

Во второй главе описаны технологические операции и установки, применявшиеся для литографии и при оптических измерениях В частности, описана литографическая установка на основе электронного сканирующего микроскопа ШОЬ ^М-840А, где управление электронным пучком при литографии, а также подготовка данных осуществляется при помощи программно-аппаратного комплекса №потакег

Третья глава посвящена описанию нового оптического метода определения контрастности электронного резиста, который не требует построения дозовой кривой, а значит, отпадает необходимость в процедуре определения остаточной толщины резиста Тем самым увеличивается точность и уменьшается время, необходимое для определения контрастности В новом оптическом методе используется зависимость скорости проявления резиста от дозы экспонирования

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

где V - это скорость проявления резиста, проэкспонированного с дозой Д а ■ проэкспонированного с дозой О0, равной чувствительности резиста Величина у является контрастностью резиста Основой нового оптического метода служит специальная тестовая структура, в которую, опираясь на формулу (1), при проектировании закладывается некоторое значение контрастности Эта структура проявляется «правильно» только в том случае, если заложенная в нее контрастность совпадает с контрастностью резиста В итоге тестовая структура представляет собой набор прямоугольников, состыкованных друг с другом (рис 1) Доза экспонирования прямоугольников увеличивается слева направо Соответственно, доза экспонирования первого (крайне левого) прямоугольника равна нулю, а последнего (крайне правого) является максимальной (ртах) Такая тестовая структура называется дозовым клином

I \ 1 • [ 1 > ь, 1 1 ; > Пк„

Рис 1 Схематическое изображение дозового клина

При проектировании доза экспонирования В„ от прямоугольника к прямоугольнику в тестовой структуре задается следующей формулой 1

(2)

где п - это номер прямоугольника, N - это общее количество прямоугольников, а Ур, - некий параметр При проявлении этой структуры можно получить всего три различных профиля в резисте Как видно из рис 2а, если больше

контрастности резиста у, то профиль структуры вогнутый, если наоборот, то профиль выгнутый, а в случае, когда у, профиль имеет вид наклонной плоскости Те подобрав параметр у!л так, чтобы дозовый клин получился с плоским профилем, можно определить контрастность резиста Используемая в эксперименте тестовая структура состоит из нескольких дозовых клиньев, рассчитанных для разных значений Это позволяет после проявления тестовой структуры сразу получить значение контрастности, определив клин, имеющий плоский профиль

На рис 26 изображен снимок тестовой структуры, созданной в резисте П(ММА-МАА) сополимере и рассчитанной для диапазона значений у}л от 1 5 до

4.5 с шагом 0.5. Снимок был сделан через красный светофильтр. В случае, когда уу;,=у, расстояния между минимумами или максимумами интенсивности на изображении должны быть постоянны. Видно, что для случая, представленного на рис.26, контрастность у=3.5.

а)

б)

п

1 гг

ТТТ"

' г

1S

IX

* ? ш

; ÎTD I ! ИВ

00 s

31 ОБ

as

Ш

Рис.2, а) Зависимость формы профиля дозового клина после проявления от соотношения значений параметра у/„ и контрастности у; б) результат проявления тестовой структуры в резисте П(ММА-МАА) сополимере.

В итоге, время, затраченное на определение контрастности резиста с помощью нового оптического метода и отсчитанное от начала экспонирования, составляет порядка 30 минут. Такая высокая скорость измерения открывает новые возможности в изучении особенностей проявления резистов.

Табл.1. Контрастности резистов, измеренные новым оптическим методом.

Резист П(ММА-МАА) Сополимер ZEP-520 ЭРП-40 ПММА 950К

Контрастность, Y 3.5 10 3.5 7

С^ помощью нового оптического метода были получены значения контрастности для резистов ПММА 950К, ЭРП-40, гЕР-520 и П(ММА-МАА) сополимера. Результаты измерения представлены в табл.1. Также была исследована зависимости контрастности ПММА 950К от ускоряющего напряжения, от соотношения объемов воды и изопропилового спирта в проявителе и от температуры проявителя. Оказалось, что незначительное увеличение температуры ведет к значительному уменьшению контрастности, в

частности, для ПММА 950К при температуре 21.5С11 контрастность равнялась 8, а при 37.5С0 она уменьшилась до 4.

Следует заметить, что определяемая контрастность является эффективной, т.к. поглощенная в резисте доза не постоянна по глубине, а линейно нарастает. В диссертации разработан метод учета линейной зависимости дозы по глубине, что позволяет определять реальную контрастность резиста.

Было определено, что реальная контрастность (для ПММА 950К она меньше трех) гораздо ниже эффективной и не зависит от ускоряющего напряжения.

.шш

_

1§|Ш6|ОШрО&ОрОООрШр80О()0ОО0р

со юз 1зэ ¿ьаз §33

ш

и

(ш^шфшцоооод! (нмзр;

сз юз юз §зз

........ ..........■

Рис.3. Результат проявления дозовых клиньев, проэкспонированных с одной дозой, но разным способом. Верхний клин экспонировался за I цикл, а нижний за 20 циклов.

Шероховатость проявленного резиста представляет большую проблему при определении контрастности. Для ее устранения были применены два метода. В одном проводилась расфокусировка электронного луча до диаметра пятна в несколько микрон, благодаря чему шероховатость резиста уменьшалась. Второй метод заключался в экспонировании структур не сразу, а за несколько циклов, т.е. каждый прямоугольник в дозовом клине экспонировался не с 100% заданной для него дозой, а, например, с дозой равной 5% от необходимого, но за 20 циклов экспонирования набиралось 100% необходимой дозы. Оказалось, что шероховатость при этом не уменьшается. Выяснилось, что хотя полная доза

экспонирования для обоих клиньев одинаковая, результат их проявления оказался разным, как показано на рис 3 Стоит отметить, что дозовые клинья проявлялись в абсолютно одинаковых условиях

В четвертой главе исследуется зависимость скорости проявления резиста от последовательности экспонирования и плотности тока Обнаруженное явление далее для краткости обозначается как макс-эффект Он может существенно повлиять на результат проявления ЗБ-структур, что может сильно сказаться на их качестве

Для описания макс-эффекта предложена феноменологическая модель В ней полагается? что в полимерной молекуле при облучении происходит разрыв связей, которые еще некоторое время могут восстановиться и молекула снова окажется целой В течение этого времени молекула находится в промежуточном состоянии Темп рождения промежуточных состояний пропорционален плотности тока J Далее, у промежуточного состояния есть две возможности

1 вернуться в исходное состояние,

2 образовать окончательный разрыв

Наиболее вероятным объяснением макс-эффекта является ускорение электронами возврата молекулы в исходное состояние (сшивки)

Пусть В(1)- это концентрация окончательных разрывов, а Ь(1) -концентрация промежуточных состояний Константы К/ и К; характеризуют скорости процессов возврата промежуточного состояния в нормальное и образования окончательного разрыва Скорость рождения промежуточных состояний характеризуется константой Ко, а скорость возвращения электронами молекулы в исходное состояние - константой К2 В отличие от констант К, и К3, зависящих от температуры, константы К0 и К2, связанные с плотностью тока электронов пучка, по-видимому, не должны зависеть от температуры, т к энергия вторичных электронов хоть и мала (<50 эВ), но все же в тысячи раз превышает изменение энергии из-за температуры

Концентрация окончательных разрывов В(1) определяет молекулярный вес полимера, от которого и зависит скорость проявления, поэтому можно называть В(0 поглощенной дозой

В результате получается система обыкновенных дифференциальных уравнений

dt

— = K0J- (Kl + K2J + K3)b = K0J ■ dt

r(J)

где r(J) =

1 +

J_

время релаксации промежуточных состояний Здесь

определены два составных параметра, хт = г(0) = промежуточных состояний без облучения и Jm =

I

К,+К3 К1 +Кз

- время релаксации

К,

данной модели плотность тока Еще одна полезная величина Т.

- характерная для 1

• Т mJ — "

К,

эффективная чувствительность, которая в отличии от тт и Jm не зависит от температуры Параметры т„ и Jn можно найти из эксперимента

Система уравнений (3) решалась, исходя из предположения, что плотность тока J(t)- кусочно-постоянная функция времени, т е полная доза B(t) накапливается в процессе облучения на N-1 интервалах времени, когда плотность тока постоянна^,</</J+; i=l, ,N J(t)=J,>=0) На последнем N-ом этапе происходит релаксация в течение "бесконечного" времени с плотностью тока равной нулю (Jh=0, tN<t<tN+u , =со) Начальные условия b(t=0)=0, B(t-0)=0, т е число разрывов до начала экспонирования нулевое

Для нахождения параметров макс-эффекта (гт и Jm ) из решения системы уравнений (3) была получена зависимость дозы экспонирования Т от плотности тока J в виде следующего неявного уравнения

гяГ°=Л(У)

J

+ (Tm-T(J))

1-ехр

1-

Vj"

T(J)

(4)

где Т° - чувствительность резиста

Для определения параметров была спроектирована тестовая структура, представляющая собой массив 10x10 точек, расстояние между соседними точками 40мкм, при этом доза каждой последующей точки уменьшалась на 0 6% по сравнению с предыдущей В результате доза экспонирования последней точки составляла 40 4% от дозы экспонирования первой При ее

экспонировании электронный пучок был расфокусирован в круг диаметром, приблизительно равным 18мкм. Такая структура экспонировалась при разных токах. На рис.4а представлен результат проявления тестовой структуры для плотности тока 3=1.2А/м2, а на рис.4б - для J=32А/мВремя экспонирования для каждого тока пересчитывалось так, что в результате все структуры засвечивались с одинаковой дозой. При выборе одинаково проявленных (по цвету) точек в этих структурах, экспонированных с разными токами, был получен набор доз экспонирования Т и плотностей тока ,/, при которых поглощенная доза В (плотность разрывов) остается одинаковой (рис.4). Эти экспериментальные данные и подгоночная кривая, аппроксимирующая их на основе уравнения (4), представлены на рис.5

а)

- ч

. 4 , <> о е ,; "< ^ о,*, и о е

О О' О О - '.с » %

; з о с оосс« - ' *

V ■ ; г в

->; <-> о г>"( (* с « ;л со г& о о-с '<у,Ъ

■ , '■} П* <*| Вд") О Ю

б)

. ; • ' - ... V •

ООО % О -Я

с о о о # а •

.О О О -0 « О в .00 С О 8 О »

О '4, 0 ,0 Г О »

п -).Сх его* о ■"уа о' о о © Я^) о о С ©

••■•УО емз Р о

Рис.4. Результат проявления тестовой структуры, при плотности тока экспонирования J=1.2A/м2 (а); 3=32А/м2 (б). Стрелка указывает на области с одинаковой толщиной остаточного резиста.

Обнаружено, что тт - время релаксации промежуточных состояний в отсутствие тока достигает несколько сотен миллисекунд, при этом суммарное время экспонирования ПММА резистов редко превосходит ЮОмкс. Поэтому формирование плотности окончательных разрывов молекул происходит при отсутствии облучения. Это позволяет объяснить, почему при экспонировании на промышленных литографах влияние нагрева резиста на скорость его проявления практически отсутствует. Действительно, время релаксации промежуточных состояний значительно больше времени, необходимого для остывания резиста после нагрева электронным пучком, и основная часть окончательных разрывов формируется уже в .остывшем резисте.

Для оценки максимальной величины эффекта получены выражения для В' и В" - концентраций окончательных разрывов в двух предельных случаях: при бесконечно большой и при бесконечно малой плотностях тока. Их отношение задается формулой:

- ехр

JL

Т

Т

/п

Т

Эта величина зависит только от Т/Т„,

3 1.45

| 1,40 s

§ 1,35

С О

ьй

Г)

8 1.25

+

../,,2......

+ -iSiOTF /м

Гт= 0.385 > :

■ .........Г-]—........ ---------

•

0 20 40 60 80 100 120 140

Плотность тока, А/м2

Рис.5. Экспериментальная зависимость необходимой дозы экспонирования от плотности тока (крестики) и подгоночная кривая, аппроксимирующая их.

(5)

отношения дозы экспонирования к характерной чувствительности макс-

эффекта, чем меньше Т/Т„„ тем меньше влияние данного эффекта. В силу того, что количество окончательных разрывов пропорционально поглощенной дозе (B-D), из формул (1) и (5), а также результатов, полученных для контрастности ПММА 950К в третьей главе, следует, что для двух предельных случаев J—>0 и J—>со скорость проявления ПММА из-за

макс-эффекта может отличаться в три раза.

Пятая глава посвящена описанию нового метода ЗО-структурирования и возможным применениям полученных структур на основе электронного резиста для оптоэлектроники.

В первой части описывается новый метод ЗО-структурирования, основанный на электронной литографии. В основе этого метода лежит широко используемая двухслойная система резистов, получаемая нанесением на подложку сначала резиста с высокой чувствительностью, а затем с более низкой. После экспонирования, осуществляемого с дозой, равной чувствительности верхнего резиста, и проявления нижний слой подтравливается. Поэтому если проэкспонировать точку в двухслойном резисте, то получится структура с профилем, показанным на рис.6а, которую условно можно назвать «пузырем». Благодаря возможностям электронной литографии,

из таких «пузырей» можно создавать различные структуры, в том числе, создав из них периодическую решетку, можно получить двумерный фотонный кристалл. Далее требуется метод, позволяющий создавать слои «пузырей» друг за другом, чтобы в итоге получилась трехмерная структура. Другими словами, необходимо решить две основные задачи:

а) создание второго слоя с «пузырями» над уже существующим,

б) совмещение создаваемого слоя «пузырей» с уже существующими.

Проблема совмещения решается путем создания маркерных знаков на

подложке. Решение первой проблемы более сложное. Если, просто создав один слой «пузырей», попытаться нанести на него двухслойный резист, то «пузыри» первого слоя разрушаются из-за наличия растворителя в наносимом резисте. Поэтому необходимо разработать метод, позволяющий стабилизировать уже готовый слой «пузырей». К тому же процесс сушки при температуре выше точки стеклования, осуществляемый после нанесения резиста на центрифуге, приводит к затеканию «пузырей», что делает необходимым закрывать все отверстия в готовом слое «пузырей» еще до нанесения нового двухслойного резиста.

Рис.6, а) Схематическое изображение «пузыря» в двухслойном резисте. б) Два слоя «пузырей». Изображение получено в РЭМ.

Для решения этих проблем метод создания слоя «пузырей» был усовершенствован. Сначала наносится двухслойный резист, проводится экспонирование и проявление. Затем для стабилизации область с «пузырями»

экспонируется с дозой, необходимой для полной сшивки резиста (она приблизительно на порядок выше чувствительности). Следующей операцией является нанесение еще одного слоя резиста, но уже без сушки. При этом из-за высокой вязкости резиста «пузыри» не заливаются. Затем снова осуществляется стабилизация резиста. В итоге получался стабилизированный слой «пузырей» без дырок в верхнем слое резиста. Дальше наносится новый двухслойный резист, и все операции повторялись заново. Так послойно строится ЗБ-фотонная структура. На рис.66 показан скол двухслойной структуры, полученной таким образом.

Далее метод был модернизирован, что позволило создавать «пузыри» различной формы и точнее контролировать их размеры. Теперь экспонирование двухслойного резиста осуществляется в два этапа. На первом этапе экспонируется точка с дозой, равной чувствительности верхнего резиста. На втором этапе экспонируется фигура, которая определяет форму «пузыря», с дозой, равной чувствительности нижнего резиста. В качестве нижнего резиста удобно использовать ЭРП-40, а верхнего - ПММА 950К. Чувствительность

ПММА 950К в три раза хуже, чем у ЭРП-40. Из формулы (1) следует, что при проявлении в верхнем резисте проявится только отверстие, а фигура в верхнем слое почти не проявится, в то время как в нижнем резисте через отверстие, образованное в верхнем резисте, проявится «пузырь» заданной формы (рис.7).

Таким образом, разработан новый метод 30 структурирования, который может быть использован для создания трехмерных, в том числе, фотонных (фотонные кристаллы, резонаторы, волноводы и т.д.) структур.

С помощью этого метода были созданы периодические ЗБ-структуры с гексагональным типом решетки. Максимальное количество слоев с пузырями равнялось 12. Период от 0.5 до 6 мкм. Эти структуры исследовались на наличие

Рис.7. Изображение «пузырей» различной формы, полученное с помощью оптического микроскопа в режиме темного поля.

запрещенных зон в спектре пропускания для инфракрасного диапазона длин волн

Такой метод структурирования также был использован для создания элемента конфокального коллиматора, предназначенного для точечного детектирования рентгеновского излучения Этот элемент состоит из полостей в нижнем слое двухслойного резиста длиной в миллиметр, а шириной 2мкм Проявление полостей осуществляется через отверстия в верхнем слое, расположенные через каждые десять микрон Изготовленный элемент был передан для дальнейших экспериментов на линию «мягкого» рентгена в центре синхротронных исследований (Гренобль, Франция)

Во второй части описаны некоторые структуры на основе электронного резиста, которые можно использовать в оптоэлектронике На основе резиста можно делать не только оптически пассивные, как предложено в первой части,

но и оптически активные структуры Достижению этих целей должно способствовать добавление в резист центров фотолюминесценции, например, красителя родамин 60 На рис 8 представлен спектр

фотолюминесценции пленки резиста с красителем родамином 60

Такая композиция из резиста и родамина не теряет

4001

а> 300-

>>

л

в 200-

X

А

у 100-

1

О

/ \ ч

I f 1 i \ t.

i / / V \

? Л % \ И»

500 520 540 560 580 600 620 640 660

Длина волны, нм Рис 8 Спектр фотолюминесценции пленки резиста с красителем родамином 6G

литографических свойств, и ее можно использовать для создания различных, в том числе и трехмерных (используя новый послойный метод) фотонных структур

Следует отметить, что особый интерес вызывают фотонные структуры, обладающие полной запрещенной зоной Ее наличие и ширина зависят ог порядка симметрии фотонного кристалла и соотношения коэффициентов преломления материалов, его составляющих Тк коэффициент преломления

а)

лЗГ ■-«Л

йр звн

11 ' щж

ЩШ^;. ШШл ЖЩ'

1 ' ^Г.г

Рис.9, а) Квазикристаллическая структура, полученная в резисте; б) дифракционная картина, полученная на квазикристаллической структуре.

резиста достаточно мал (порядка 1.5), то, как показывают расчеты, невозможно в резисте создать фотонный кристалл с полной запрещенной зоной. Это связано с ограничением, накладываемое на максимальный порядок симметрии кристаллической решетки (он не может быть больше шести). Существует класс объектов, не имеющих ограничения на значение порядка оси вращения, это -квазикристаллы. Они могут обладать большим порядком симметрии вращения, нежели обычные кристаллы. Это снижает требование к значению коэффициента

преломления. При использованиии

пленка

квазикристалл ф к. (период 0.4мкм) ф к, (период 0.48мкм) ф к. (период 0.52мкм) ф к (период 0.5бмкм) ртутная лампа

500 520 540560580600620640 Длина волны, нм. Рис.10. Спектры фотолюминесценции ртутной лампы через светофильтры СС4 и СС5-2, полученные с пленки резиста с красителем родамином толщиной 0.8мкм, а также с фотонных структур.

проекционного метода построения квазикристаллов, была написана оригинальная программа,

рассчитывающая координаты точек квазикристалла. С помощью этих координат в резисте были созданы двумерные квазикристаллические структуры с осью симметрии 10 порядка. Пример такой структуры и полученной на ней дифракционной картины представлен на рис.9.

В пленке резиста с красителем родамином толщиной 0.8мкм на

стекле с 20нм слоем алюминия были созданы периодические структуры с треугольным типом решетки (период структур равнялся 0 4мкм, 0 48мкм,

0 52мкм и 0 56мкм) и квазикристаллическая структура с плотностью центров на квадратный микрон, равной 6 25/(0 8*0 8) На рис 10 представлены спектры фотолюминесценции, снятые с упомянутых выше структур, чистой пленки и спектр ртутной лампы, с помощью которой осуществлялось возбуждение фотолюминесценции Следует отметить, что свет ртутной лампы проходил через световые фильтры СС4 и СС5-2 Как видно из рис 10, сигнал, получаемый со структур в несколько раз больше, чем сигнал с пленки, что может свидетельствовать об увеличении оптической плотности состояний созданных структур

Основные результаты работы и выводы

1 Разработан новый оптический метод быстрого и точного определения эффективной контрастности электронных резистов с помощью специальной тестовой структуры Из экспериментальной зависимости контрастности позитивного резиста от температуры проявителя получено, что незначительное увеличение температуры ведет к значительному уменьшению контрастности

2 Экспериментально обнаружен новый эффект - зависимость скорости проявления электронного резиста от последовательности экспонирования и плотности тока (макс-эффект) Для его описания была создана феноменологическая модель, позволившая установить, что скорость проявления участков резиста может отличаться в три раза при одинаковой дозе экспонирования

3 Для получения периодических трехмерных структур предложен новый послойный метод ЗО-структурирования на основе электронной литографии С его помощью были созданы структуры с периодом от 0 5 до 6 микрон и максимальным количеством слоев 12 Этот метод также расширил возможности электронной литографии для создания приборов оптоэлектроники, в частности, с его помощью были созданы элементы конфокального коллиматора

4 В пленках резиста с красителем родамином были созданы двумерные фотонные кристаллы с разным периодом, а также квазикристаллы Исследование спектров фотонных структур показало увеличение интенсивности фотолюминесценции на структурах по сравнению с исходной пленкой

Основные результаты работы опубликованы в следующих работах

1 S Zaitsev, М Knyazev, S Dubonos, "Fabrication of 3D photonics structures", The Int Conference "Micro- and Nano-Electronics", Zvenigorod, Russia, p P2-71 (2003)

2 S Zaitsev, M Knyazev, S Dubonos, A Bazhenov, "Fabrication of 3D photonic structures", Int conf on Micro- and Nano-Engineenng, Cambridge, UK, p 276-277(2003)

3 S Zaitsev, M Knyazev, S Dubonos, A Bazhenov, "Fabrication of 3D photonic structures", Microelectronic Engineering Vol 73-74, p 383-387 (2004)

4 S Zaitsev, M Knyazev, S Dubonos, A Bazhenov and Svintsov, "Method for fabrication of 3D photonic structures", 12 Int Symp "Nanostructures Physics and Technology", St Petersburg, Russia, p 21-25 (2004)

5 АН Грузинцев, В T Волков, С В Дубонос, М А Князев, Е Е Якимов, "Люминесцентные свойства ZnO-микрорезонаторов цилиндрической формы"," Физика и техника полупроводников, том 38, вып 12, стр 1473-1476(2004)

6 М Chukalina, S Zaitsev, М Knyazev, С J Vanegas, D Nikolaev, A Simionovici, "Apparatus and computer X-ray tomography visualization of intrinsic structure, evaluation of performance and limitations", European Conference on Modelling and Simulation, Riga, Latvia, p 294-299 (2005)

7 S V Dubonos, M A Knyazev, A A Svintsov , S I Zaitsev, "Current density and exposure sequence effect in electron lithography", The Int Conference "Micro-and Nano-Electronics", Zvenigorod, Russia, p PI-02 (2005)

8 S V Dubonos, M A Knyazev, A A Svintsov , S I Zaitsev, "Current density and exposure sequence effect in electron lithography" Proc SPIEVol 6260, p 9-17(2006)

9 A H Грузинцев, В T Волков, М А Князев, Е Е Якимов, " Взаимодействие когерентных оптических связанных мод в близко расположенных трехмерных ZnO микрорезонатарах", Физика и техника полупроводников, том 40, вып 11, стр 1402-1405 (2006)

ЮМ A Knyazev, A A Svintsov , S I Zaitsev, S V Dubonos, "Fast electron resist contrast definition by "fitting before measurement" approach ", Int conf on Micro-and Nano-Engineenng, Barcelona, Spain, p 783-784 (2006)

11 M A Knyazev, A A Svintsov , S I Zaitsev, S V Dubonos, "Fast electron resist contrast determination by "fitting before measurement" approach " Microelectronic Engineering Vol 84, Issue 5-8, p 1080-1083 (2007)

Отпечатано в типографии ООО «Принт» г. Ногинск ул. 200 летия города д 2 Заказ №472 тираж 80 экз

Введение.

Глава 1. Электронные резисты и их применение для 3D-структурирования.

1.1. Электронные резисты.

1.2. Проявление электронных резистов.

1.3.Температурный эффект и эффект близости.

1.4. ЗБ-структурирование.

Глава 2. Технология изготовления образцов и методика эксперимента.

2.1. Материалы и установки.

2.2. Методика измерений.

Глава 3. Новый метод определения контрастности электронных резистов.

3.1. Описание метода.

3.2 Влияние параметров проявления на контрастность электронного резиста.

3.3 Реальная и эффективная контрастности электронных резистов.

3.4 Исследование способов уменьшения шероховатости электронных резистов на примере ПММА 950К.

Глава 4. Исследование зависимости поглощенной дозы от способа экспонирования и плотности тока («макс-эффект»).

4.1 Описание «макс-эффекта».

Актуальность работы

Трехмерные микро- и наноструктуры (ЗБ-структуры), выполненные из разнообразных материалов, в последнее время используются в различных областях, это и оптоэлектроника, и рентгеновская оптика, и микробиология. Одним из наиболее гибких и часто применяемых методов создания 3D-объектов в лабораторных условиях является ЗЭ-структурирование с помощью электронной литографии.

Электронная литография имеет широкие возможности для создания ЗБ-рельефа, но в тоже время обладает низкой производительностью, что ограничивает ее применение созданием экспериментальных структур или небольших партий для исследовательских нужд. Тем не менее, электронная литография является необходимым элементом нового метода, импринт-литографии, прогнозируемой к использованию для создания трехмерных микро- и наноструктур в промышленных масштабах. Метод импринт-литографии основан на впечатывании в полимер штампа, имеющего форму, обратную создаваемому рельефу. Создание же штампа осуществляется методом электронной литографии.

Технология электронной литографии развивается на протяжении длительного времени. Существенное внимание, соответственно, уделяется изучению свойств материалов, используемых в ней, в том числе электронным резистам. На протяжении долгого времени электронная литография в основном используется для создания планарных структур, для которых точное знание контрастности резиста не так важно, главное, чтобы она имела высокое значение. Поэтому на момент начала исследований, составивших основу данной диссертации, информации о свойствах резистов, особенно о контрастности, было явно недостаточно для успешного изготовления 3D-рельефов.

Толщина пленки электронного резиста не превышает 2мкм, поэтому невозможно создать трехмерные структуры большего размера. Следовательно, существует потребность в методе, позволяющем устранить это ограничение, что существенно расширит область применения электронной литографии для ЗО-структурирования.

Необходимость уточнения существующих методов определения контрастности резистов, разработки новых надежных способов для непосредственного формирования ЗБ-топографии микро- и наноразмеров в, например, диэлектрических материалах, определяет актуальность темы настоящей диссертационной работы.

Цель и задачи работы

Целью диссертации является совершенствование методов и процессов ЗБ-структурирования с помощью электронной литографии. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать быстрый и точный метод определения контрастности электронных резистов;

- выявить влияние условий проявления на контрастность резиста с помощью разработанного метода определения контрастности;

- разработать технологические операции, расширяющие возможности электронной литографии и позволяющие, в том числе, осуществлять формирование ЗБ-структур.

Научная новизна работы

1. Впервые с помощью нового оптического метода измерена зависимость эффективной контрастности позитивного резиста от температуры проявителя. Показано, что небольшое увеличение температуры ведет к значительному уменьшению эффективной контрастности.

2. Впервые с помощью нового оптического метода была экспериментально определена реальная (не зависящая от ускоряющего напряжения и материала подложки) контрастность позитивного резиста. Оказалась, что она в несколько раз меньше эффективной контрастности.

3. Экспериментально обнаружен новый эффект - зависимость скорости проявления электронного резиста от способа экспонирования и плотности тока (макс-эффект).

4. Разработанная для описания макс-эффекта феноменологическая модель позволила оценить его влияние на скорость проявления резиста. Оказалось, что для ПММА 95ОК в двух предельных случаях (ток экспонирования стремится к нулю и к бесконечности) скорость проявления резиста может отличаться в три раза при одинаковой дозе экспонирования. Обнаружено, что время релаксации промежуточных состояний более чем на четыре порядка больше характерного времени экспонирования резистов. Такая большая величина времени релаксации позволяет объяснить, почему влияние нагрева резиста при экспонировании на промышленных литографах практически отсутствует.

Практическая значимость работы

1. Разработанный новый оптический метод, в основе которого лежит специальная тестовая структура, может быть использован для быстрого и точного определения эффективной контрастности резистов в лабораторных и промышленных условиях, а также для исследования зависимости контрастности от разных параметров проявления и экспонирования резистов.

2. Учитывая при проектировании трехмерных структур влияние последовательности экспонирования и плотности тока на результат литографии, можно повысить качество ЗО-структурирования.

3. Разработан новый метод ЗБ-структурирования на основе электронной литографии, который может быть использован для создания трехмерных структур толщиной на порядок большей, чем толщина слоя электронного резиста.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Новый оптический метод определения контрастности электронных резистов с помощью специальной тестовой структуры, являющийся быстрым и точным инструментом для изучения зависимости контрастности резиста от параметров проявления. Результаты исследования зависимости контрастности резиста от температуры проявителя.

2. Обнаруженная зависимость скорости проявления резиста от последовательности экспонирования и плотности тока при одинаковой дозе экспонирования (макс-эффект). Феноменологическая модель макс-эффекта, позволяющая оценить его максимальное влияние на скорость проявления резиста.

3. Новый метод ЗО-структурирования, позволяющий создание трехмерных структур толщиной на порядок большей, чем толщина слоя электронного резиста.

4. Результаты исследования спектров фотонных структур созданных в пленках резиста с красителем родамин 6G, свидетельствующие об увеличении в несколько раз интенсивности фотолюминесценции на структурах по сравнению с исходной пленкой.

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на следующих научных конференциях:

- The International Conference "Micro- and Nano-Engineering" (Cambridge,

United Kingdom, MNE-2003);

- The International Conference "Micro- and Nano-Electronics" (Звенигород,

ICMNE-2003);

- NANOSTRUCTURES: Physics and Technology" (St Petersburg, 2004);

- The International Conference "Micro- and Nano-Electronics - 2005"

Звенигород, ICMNE-2005);

- The International Conference "Micro- and Nano-Engineering" (Barcelona,

Spain, MNE-2006);

- Симпозиум "Нанофизика и наноэлектроника" (Нижний Новгород,

2006г);

- European Conference on Modelling and Simulation (Riga, Latvia, 2005r).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в пяти журнальных статьях, а также тезисах конференций:

1. S. Zaitsev, М. Knyazev, S. Dubonos. "Fabrication of 3D photonics structures", The Int. Conference "Micro- and Nano-Electronics"// Zvenigorod, Russia, p. P2-71 (2003).

2. S. Zaitsev, M. Knyazev, S. Dubonos, A. Bazhenov. "Fabrication of 3D photonic structures"// Int. conf. on Micro- and Nano-Engineering, Cambridge, UK, p. 276-277 (2003).

3. S. Zaitsev, M. Knyazev, S. Dubonos, A. Bazhenov. "Fabrication of 3D photonic structures"//Microelectronic Engineering, vol. 73-74, p. 383-387 (2004).

4. S. Zaitsev, M. Knyazev, S. Dubonos, A. Bazhenov and Svintsov. "Method for fabrication of 3D photonic structures"// 12 Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology", St Petersburg, Russia, p. 21-25 (2004).

5. A.H. Грузинцев, В.Т. Волков, С.В. Дубонос, М.А. Князев, Е.Е. Якимов. "Люминесцентные свойства ZnO-микрорезонаторов цилиндрической формы"// Физика и техника полупроводников, том 38 вып. 12, стр. 14731476 (2004).

6. M. Chukalina, S. Zaitsev, M. Knyazev, C.J. Yanegas, D. Nikolaev, A. Simionovici. "Apparatus and computer X-ray tomography: visualization of intrinsic structure, evaluation of performance and limitations"// European Conference on Modelling and Simulation, Riga, Latvia, p. 294-299 (2005).

7. S.V.Dubonos, M.A.Knyazev, A.A.Svintsov , S.I.Zaitsev. "Current density and exposure sequence effect in electron lithography"// The Int. Conference "Micro-and Nano-Electronics", Zvenigorod, Russia, p. PI-02 (2005).

8. S.V.Dubonos, M.A.Knyazev, A.A.Svintsov , S.I.Zaitsev. "Current density and exposure sequence effect in electron lithography"// Proc. SPIE, Vol. 6260, p. 917 (2006).

9. A.H. Грузинцев, B.T. Волков, M.A. Князев, E.E. Якимов. " Взаимодействие когерентных оптических связанных мод в близко расположенных трехмерных ZnO микрорезонатарах'7/ Физика и техника полупроводников, том 40 вып. 11, стр. 1402-1405 (2006).

10.M.A.Knyazev, A.A.Svintsov , S.I.Zaitsev, S.V.Dubonos. "Fast electron resist contrast definition by "fitting before measurement" approach"// Int. conf. on Micro- and Nano-Engineering, Barcelona, Spain, p. 783-784 (2006).

11.M.A.Knyazev, A.A.Svintsov , S.I.Zaitsev, S.V.Dubonos. "Fast electron resist contrast determination by "fitting before measurement" approach"// Microelectronic Engineering, vol. 84 Issues 5-8, p. 1080-1083 (2007).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной работы были разработаны метод определения контрастности электронных резистов и послойный метод 3D-структурирования с помощью электронной литографии. Также были проведены исследования зависимости контрастности резистов от условий проявления, влияния плотности тока и последовательности экспонирования на скорость проявления электронных резистов. Осуществлены исследования спектров фотолюминесценции фотонных структур в резнете с добавленным в него красителем. Основные выводы сформулированы следующим образом:

1. Разработан новый оптический метод быстрого и точного определения эффективной контрастности электронных резистов с помощью специальной тестовой структуры. Из экспериментальной зависимости контрастности позитивного резиста от температуры проявителя получено, что незначительное увеличение температуры ведет к значительному уменьшению контрастности.

2. Экспериментально обнаружен новый эффект - зависимость скорости проявления электронного резиста от последовательности экспонирования и плотности тока («макс-эффект»). Для его описания была создана феноменологическая модель, позволившая установить, что скорость проявления участков резиста может отличаться в три раза при одинаковой дозе экспонирования.

3. Для получения периодических трехмерных структур предложен новый послойный метод ЗБ-структурирования на основе электронной литографии. С его помощью были созданы структуры с периодом от 0.5 до 6 микрон и максимальным количеством слоев 12. Этот метод также расширил возможности электронной литографии для создания приборов оптоэлектроники, в частности, с его помощью были созданы элементы конфокального коллиматора.

4. В пленках резиста с красителем родамином 6G были созданы двумерные фотонные кристаллы с разным периодом, а также квазикристаллы. Исследование спектров фотонных структур показало увеличение интенсивности фотолюминесценции на структурах по сравнению с исходной пленкой.

Данная работа была выполнена в Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН при помощи и содействии коллектива сотрудников, которым я приношу свою искреннюю благодарность.

Отдельно мне хотелось бы поблагодарить коллектив лаборатории «Физики и технологии мезоскопических структур», сотрудником которой я являюсь, и в особенности Фирсова Анатолия Александровича, а также её бывшего руководителя Дубоноса Сергея Валентиновича. Еще хотелось бы выразить свою благодарность Свинцову Александру Александровичу за плодотворное сотрудничество, Якимову Евгению Евгеньевичу за помощь при оптических измерениях, и конечно, моему научному руководителю Зайцеву Сергею Ивановичу.

1. С. A. Deckert and D. A. Peters. "Optimization of thin film wetting and adhesion behavior"// Thin solid films, vol. 68 1.sue 2, p. 417-420 (1980).

2. K. Ueberreiter. "Diffusion in Polymers"// edited by J. Crank and G. Park, "Academic Press", New York,, Chapter 5, p. 219-257 (1968).

3. K. Ueberreiter and F. Asmussen. "Velocity of dissolution of polystyrene"// J. Pol. Sci., vol. 23 Issue 103 , p. 75-81 (1957).

4. K. Ueberreiter and F. Asmussen. "Velocity of dissolution of polymers. Part I"// J. Pol. Sci., vol. 57 Issue 165, p. 187-198 (1962).

5. У. Моро, "Микролитография. Принципы, методы, материалы"// «Мир», стр. 135, 622 (1990).

6. С. Н. Никифорова-Денисова, Е. Н. Любушкин. «Термические процессы»// «Высшая школа», стр. 40-43 (1989).

7. I. Haller, М. Hatzakis, R. Srinivasan. "High-resolution positive resists for electron-beam exposure"// IBM J. Res. Develop., vol. 12, p. 251-256 (1968).

8. B. P. Van der Gaag, A. Sherer. "Microfabrication below 10nm"// Appl. Phys. Lett., vol. 56 №5, p. 481-483 (1990).

9. D. W. Keith, R. J. Soave, M. J. Rooks. "Free-standing gratings and lenses for atom optics"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 9 №6, p. 28462850 (1991).

10. W. С. B. Peatman, P. A. D. Wood, D. Porterfield, T. W. Crowe, M. J. Rooks. "Quarter-micrometer GaAs Schottky barrier diode with high video responsivity at 118 m"// Appl. Phys. Lett., vol.61 Issue 3, p. 294-296 (1992).

11. T. Tada. "Highly sensitive positive electron resists consisting of halogenated alkyl -chloroacrylate series polymer materials"// J. Electrochem. Soc., vol. 130 Issue 4, p. 912-917 (1983).

12. K. Nakamura, S. L. Shy, С. C. Tuo, С. C. Huang, "Critical dimension control of poly-butene-sulfone resist in electron beam lithography"// Jpn. J. Appl. Phys., vol.33, p. 6989-6992 (1994).

13. M. Widat-alla, A. Wong, D. Dameron, C. Fu, "Submicron e-beam process control"// Semiconductor International, p. 252 (1988).

14. Shibing Long , Zhigang Li; Xinwei Zhao, Baoqin Chen, Ming Liu. "Process study of ZEP520 positive electron-beam resist and its application in single-electron transistor"// Proceedings of the SPIE, vol. 5645, p. 255-266 (2005).

15. K. Kurihara, K. Iwadate, H. Namatsu, M. Nagase, H. Takenaka, K. Murase. "An electron beam nanolithography system and its application to Si nanofabrication"// Jpn. J. Appl. Phys., vol.34, p. 6940-6946 (1995).

16. T. Nishida, M. Notomi, R. Iga, T. Tamamura. "Quantum wire fabrication by e-beam lithographyusing high-resolution and high-sensitivity e-beam resist ZEP-5207/Jpn. J. Appl. Phys. B, vol. 31 Partt 1 № 12, p. 4508-4514 (1992).

17. J. Pacansky, R. J. Waltman. "Solid-state electron beam chemistry of mixtures of diazoketones in phenolic resins: AZ resists"// J. Phys. Chem., vol. 92 № 15, p. 4558-4565 (1988).

18. M. Kurihara, M. Komada, H. Moro-oka, N. Hayashi, H. Sano, "EBR900 processes in e-beam and laser beam lithographies for photomask production"// Proceedings of the SPIE, vol. 2437, p. 240 (1995).

19. А. Е. Novembre, R. G. Tarascon, О. Nalamasu, L. Fetter, K. J. Bolan, C. S. Knurek. "Electron-beam and x-ray lithographic characteristics of the optical resist ARCH"//Proceedings of the SPIE, vol. 2437, p. 104 (1995).

20. D. Macintyre. S. Thorns. "High resolution electron beam lithography studies on Shipley chemically amplified DUV resists"// Microelectronic Engineering, vol. 35 Issues 1-4, p. 213-216(1997).

21. P. D. Blais. "Edge acuity and resolution in positive type photo-, resist systems"// Solid-state Technol., vol. 20, p. 76-79 (1977).

22. H. Frish. "Sorption and transport in glassy polymers-a review"// Polym. Eng. Sci., vol. 20 Issue 1, p. 2-13 (1980).

23. S. Chen and J. Edin. "Fickian diffusion of alkanes through glassy polymers: Effects of temperature, diffusant size, and polymer structure"// Polym. Eng. Sci., vol. 20, p. 40-50(1980).

24. G. Park. "Diffusion in Polymers"// edited by J. Crank and G. Park, Academic Press, New York, Chapter 5, p. 140-162 (1968).

25. L. Thomas and J. Windle. "A theory of case II diffusion"// Polymer, vol. 23 Issue 4, p. 529-542 (1982).

26. F. Billmeyer. "Textbook of Polymer Science"// "Wilcv", New York, p. 33, 74, 84(1971).

27. D. Kim, W. Oldham, and A. Neureuther. "Development of Positive Photoresist"// IEEE Trans. Electron Devices, vol. 31 Issue 12, p. 1730-1736 (1984).

28. В. Grant, N. Clecak, R. Tweig, and G. Wilson. "Deep UV photoresists I. Meldrum's diazo sensitizer"// IEEE Trans Electron Devices, vol.28 Issue 11, p. 1300-1305 (1981).

29. L. Rebenfeld, P. J. Makarewicz, H. D. Weigmann, G. L. Wilkes. "Interactions between solvents and polymers in the solide state"// J. Macromol. Sci. C, vol. 15 №2, p. 279-393 (1976).

30. L. Lapick and L. Valko. "Kinetic study of dissolution of poly(vinyl chloride) in cyclohexanone"// J. Polym. Sci., vol. 9 Issue 4, p. 633-643 (1971).

31. S. Ju, H. Lu, J. Duda, and J. Vrentas. "Solvent diffusion in amorphous polymers"// Appl. Polym. Sci., vol. 26 Issue 11, p. 3735-3744 (1981).

32. О. Aboul-Nasr and R. Huang."Diffusivity and solubility of organic vapors in modified polyethylene films. I. Technique and analysis of results"// Appl. Polym. Sci., vol. 23 Issue 6, p. 1819-1831 (1979).

33. J. Vrentas, H. Lu, and J. Duda. "Effect of solvent size on diffusion in polymer-solvent systems"// J. Appl. Polym. Sci., vol. 25 Issue 8, p. 1793-1797 (1980).

34. E. Gipstein, A. Ouano, D. Johnson, and O. Need. "Parameters Affecting the Electron Beam Sensitivity of Poly(methyl methacrylate)"// IBM J. Res. Dev., vol. 21 Issue 2, p. 143-153 (1977).

35. D. Kyser and R. Pyle. "Computer Simulation of Electron-Beam Resist Profiles"// IBM J. Res. Dev., vol. 24 Issue 4, p. 426-437 (1980).

36. J. Greeneich. "Solubility Rate of Poly-(Methyl Methacrylate), PMMA, Electron-Resist"//J. Elcctrochem. Soc., vol. 121 Issue 12, p. 1669-1671 (1974).

37. M. Ballauf and B. Wolf. "Degradation of chain molecules. 1. Exact solution of the kinetic equations"// Macromolecules, vol. 14, p. 654-658 (1981).

38. M Gazard, C. Duchnese, J. Dubois, and A. Chapiro. "Lithographic technique using radiation-induced grafting of acrylic acid into poly(methyl methacrylate) films"// Polym. Eng. Sci., vol. 20 Issue 16, p. 1069-1072 (1980).

39. H. Ku and L. Scala. "Polymeric Electron Beam Resists"// Electrochem. Soc., vol. 16 Issue 7, p. 980-985 (1969).

40. C. Ting. "Record of the 11th Symposium on Electron, Ion and Laser Beam Technology"// edited by R. Thornley, "San-Francisco Press", p. 337 (1971).

41. R. Harris. "Polymethyl Methacrylate as an Electron Sensitive Resist"// Electrochem. Soc., vol. 120 Issue 2, p. 270-274 (1973).

42. J. Greeneich. "Developer Characteristics of Poly-(Methyl Methacrylate) Electron Resist"//Elecirochem. Soc., vol. 122 Issue 7, p. 970-976 (1975).

43. M. Atoda, M. Komuro, and H. Kawakatsu. "Molecular-weight dependence of developed contours in poly- (methyl methacrylate) electron resists"// J. Appl. Phys., vol. 50 № 5, 3707-3712 (1979).

44. L. Gavens, D. Hess, B. Wu, A. Bell, and D. Soong. "Ultrahigh molecular weight poly(methyl methacrylate) as an electron-beam resist"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 1 №2, p. 481-486 (1983).

45. M. Bowden, L. Thompson, and J. Ballantyne. "Poly(butene-l sufone) a highly sensitive positive resist"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 12 №6, p. 1294-1298 (1975).

46. N. Viswanathan. "Radiation chemistry of polymer degradation processes: Molecular weight distribution effects"// Polym. Sci, Polym. Chem., vol. 14 Issue 6, p. 1553-1555 (1976).

47. S. V. Babin, I. Kostitsh, A. A. Svintsov. "Direct Measurement о thermoeffect influence on resist sensitivity in EBL'7/ Microelectronic Engineering, vol. 17 Issues 1-4, p. 41-44(1992).

48. S. V. Babin, I. Kostitsh, A. A. Svintsov. "Model and measurement of resist heating effect in EBL"// Proceedings of the SPIE, vol. 1671, p. 93-97 (1992).

49. D. F. Kyser and N. S. Viswanathan. "Monte Carlo simulation of spatially distributed beams in electron-beam lithography"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 12 №6, p. 1305-1308 (1975).

50. P. M. Mankewich, L. D. Jackel, and R. E. Howard. "Measurements of electron range and scattering in high voltage e-beam lithography"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 3 №3, p. 174-176 (1985).

51. D. Chow, J. McDonald, D. King, W. Smith, K. Molnair, and A. Steckl. "An image processing approach to fast, efficient proximity correction for electron beam lithography"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 1 №4, p. 13831390 (1983).

52. M. Parikh. "Self-consistent proximity effect correction technique for resist exposure (SPECTRE)"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 15 №3, p. 931-933 (1978).

53. H. Eisenmann, T. Waas, and H. Hartmann. "PROXECCO Proximity effect correction by convolution"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 11 №6, p. 2741-2745 (1993).

54. К. Harafuji, A. Misaka, К. Kawakita, N. Nomura, H. Hamaguchi, and M. Kawamoto. "Proximity effect correction data processing system for electron beam lithography"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 10 №1, p. 133142 (1992).

55. V. V. Aristov, B. N. Gaifullin, A. A. Svintsov, S. I. Zaitsev, R. R. Jede and H. F. Raith. "Accuracy of proximity correction in electron lithography after development"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 10 № 6, p. 24592467 (1992).

56. V. V. Aristov, A. A. Svintsov and S. I. Zaitsev. "Guaranteed accuracy of the method of 'simple' compensation in electron lithography"// Microelectronic Engineering, vol. 11 Issues 1-4, p. 641-644 (1990).

57. K. Cummings, R. Frye, E. Rietman. "Using a neural network to proximity correct patterns written with a Cambridge electron beam microfabricator 10.5 lithography system"// Appl. Phys. Lett., vol. 57, p. 1431-1433 (1990).

58. J. Jacob, S. Lee, J. McMillan, and N. MacDonald. "Fast proximity effect correction: An extension of PYRAMID for circuit patterns of arbitrary size"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 10 №6, p. 3077-3082 (1992).

59. B. D. Cook, S.-Y. Lee. "Fast proximity effect correction: An extension of PYRAMID for thicker resists"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol 11 №6, p. 2762-2767,(1993).

60. G. Owen and P. Rissman. "Proximity effect correction for electron beam lithography by equalization of background dose"// J. Appl. Phys., vol. 54 №6, p. 3573-3581 (1983).

61. Toshio Sakamizu and Hiroshi Shiraishi. "Electron-beam nanolithography and line-edge roughness of acid-breakable resin-based positive resist"// Microelectronic Engineering, vol. 61-62 Issue 1, p. 763-770 (2002).

62. Christopher M Waits, Alireza Modafe and Reza Ghodssi. "Investigation of gray-scale technology for large area 3D silicon MEMS structures"// J. Micromech. Microeng., vol. 13, p. 170-177 (2003).

63. Stephen Y. Chou, Peter R. Krauss, and Preston J. Renstrom. "Nanoimprint lithography"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 14 №6, p. 41294133 (1996).

64. Ernst-Bernhard Kley. "Continuous profile writing by electron and optical lithography"// Microelectronic Engineering, vol. 34 Issues 3-4, p. 261-298 (1997).

65. M. Tormen, T. Borzenko G. Schmidt, J. Liu, L.W. Molenkamp. "Thermocurable polymers as resists for imprint lithography"// Electronics Letters, vol. 36 Issue 11, p. 983-984 (2000).

66. Marc Beck. "Development of nanoimprint lithography for fabrication of electrochemical transducers"// PhD thesis, Division of solid state physics, department of physics, Lund University, Sweden (2003).

67. Y. Chen, K. Peng, Z. Cui. "A lift-off process for high resolution patterns using PMMA/LOR resist stack"// Microelectronic Engineering, vol. 73-74 Issue 1, p. 278-281 (2004).

68. P. Carlberg, M. Graczyk, E.-L. Sarwe, I. Maximov, M. Beck, L. Montelius. "Lift-off process for nanoimprint lithography"// Microelectronic Engineering, vol. 67-68 Issue 1, p. 203-207 (2003).

69. S. Park, H.Schift, C. Padeste, Bernhard, Schnyder, R. Kotz, J. Gobrecht. "Anti-adhesive layers on nickel stamps for nanoimprint lithography"// Microelectronic Engineering vol. 73-74 Issue 1, p. 196-201 (2004).

70. Nikolaos Kehagias, "Study of Nanoimprint Techniques for the Fabrication of 2-D and 3-D Photonic Devices"// PhD thesis, Physics Department, National University of Ireland, Cork, Irland (2007).

71. E. Delamarche, D. Juncker 1 2, H. Schmid. "Microfluidics for Processing Surfaces and Miniaturizing Biological Assays"// Advanced Materials, vol. 17 Issue 24, p. 2911-2933 (2005).

72. Kosuke Kuwabara, Masahiko Ogino, Shigehisa Motowaki and Akihiro Miyauchi. "Fluorescence measurements of nanopillars fabricated by highaspect-ratio nanoprint technology"// Microelectronic Engineering, vol. 73-74 Issue 1, p. 752-756 (2004).

73. V. A. Kudryashov, P. D. Prewett and A. G. Michette. "A new e-beam method for grey scale 3D optical elements"// Microelectronic Engineering, vol. 46 Issues 1-4, p. 209-212 (1999).

74. Masaki Nakajima, Takashi Yoshikawa, Kenji Sogo, and Yoshihiko Hirai. "Fabrication of multi-layered nano channels by reversal imprint lithography"// Microelectronic Engineering, vol. 83 Issues 4-9, p. 876-879 (2006).

75. E.Yablonovitch. "Inhibited Spontaneous Emission in Solid State Physics and Electronics"// Phys.Rev., vol. 58 № 20, p. 2059-2062 (1987).

76. S. John, "Strong Localization of Photons in Certain Disordered Dielectric Superlattices"// Phys. Rev. Lett., vol. 58, p. 2486-2489 (1987).

77. Капа Aoki, Hideki Т. Miyazaki, Hideki Hirayama, Kyoji Inoshita, Toshihiko Baba, Kazuaki Sakoda, Norio Shinya and Yoshinobu Aoyagi. "Microassembly of semiconductor three-dimensional photonic crystals"// Nature Materials, vol. 2, p. 117-121 (2003).

78. Susumu Noda, Katsuhiro Tomoda, Noritsugu Yamamoto, Alongkarn Chutinan. "Full Three-Dimensional Photonic Bandgap Crystals at Near-Infrared Wavelengths"// Science, vol. 289, p. 604-606 (2000).

79. Yurii A. Vlasov, Nan Yao, and David J. Norris. "Synthesis of photonic crystals for optical wavelengths from semiconductor quantum dots"// Adv. Mater., vol. 11 №2, p. 165-169 (1999).

80. Nikolaos Kehagias. "Study of Nanoimprint Techniques for the Fabrication of 2-D and 3-D Photonic Devices"// PhD thesis, Physics Department, National University of Ireland, Cork, Irland (2007).

81. D. Nilsson, T. Nielsen, and A. Kristensen. "Solid state micro-cavity dye lasers fabricated by nanoimprint lithography"// Review of Scientific Instruments, vol. 75, p. 4481-4486 (2004).

82. V.V. Aristov, B.N. Gaifullin, H.F. Raith, A.A. Svintsov, S.I. Zaitsev and R. Jede. "Proximity correction in electron lithography with guaranteed accuracy after development"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol. 10 №6, p. 24592467 (1992).

83. L.I. Aparshina, S.V Dubonos, S.V. Maksimov, A.A. Svintsov, and S.I. Zaitsev. "Energy dependence of proximity parameters investigated by fitting before measurement test"// Journal of Vacuum Science & Technology B, vol.15 №6, p. 2298-2302 (1997).

84. S.V.Dubonos, B.N.Gaifullin, H.F.Raith, A.A.Svintsov and S.I.Zaitsev. "Proximity correction for 3D structures"// Microelectronic Engineering, vol. 27 Issues 1-4, p. 195-198 (1995).

85. H. Ашкрофт и H. Мермин. "Физика твердого тела"// «МИР», стр. 129 (1979).

86. Kurt Busch and Sajeev John. "Photonic band gap formation in certain self-organizing systems"// Phys. Rev. E, vol. 58 №3, p. 3896-3908 (1998).

87. Д. Гартия. «Квазикристаллы»// УФН, том 156 вып. 2, стр. 347-364 (1988).

88. N. G. de Bruijn. "Algebraic theory of Penrose non-periodic tilings"// Ned. Akad. Wetensch., Proc. Ser A, vol. 43, p. 39-66 (1981).

89. Michel Duneau and Andre Katz. "Quasiperiodic Patterns"// Phys. Rev. Let., vol. 54 № 25, p. 2688-2691 (1985).