Физико-технические основы систем переноса изображения на эффекте обращения волнового фронта для микроэлектронной техн (1024968)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет)

На правах рукописи

Трунин Дмитрий Александрович

Физико-технические основы систем переноса изображения на эффекте обращения волнового фронта для микроэлектронной технологии

Специальность: 05.27.01 – “Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах”.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Лаврищев В.П.

Москва, 2003 г.

Оглавление

Введение………………………………………………………………….……………3

1. История развития и современное состояние литографии……………….………5

2. Тенденции развития литографии………………………………………………...11

3. Недостатки разрабатываемых методов литографии и обращение волнового фронта (ОВФ)……………………………………………………………………...23

3.1 Методы достижения ОВФ…………………………………………………27

3.1.1 Вырожденное четырехволновое смешение (ВЧВС)……………….27

3.1.2 Вынужденное Рассеяние Мандельштама-Бриллюэна……………..28

4. Описание предыдущих экспериментов по формированию изображения для литографии с помощью ОВФ…………………………………………………….30

4.1 Эксперимент 1………………………………………………………………30

4.2 Эксперимент 2………………………………………………………………32

4.1 Эксперимент 3………………………………………………………………35

5. Предлагаемая схема формирования изображения литографии и ее описывающая математическая модель………………………..…………………37

5.1 Математическая модель, описывающая схему…………………………...40

6. Нахождение конструкции предлагаемой схемы формирования изображения с наилучшим разрешением…………………………………………………………44

6.1 Максимальное значение NA……………………………………………….45

6.2 Нахождение параметра k₁’…………………………………………………56

6.3 Минимальный прорабатываемый в резисте размер d_{мин рез} и конструкция схемы формирования изображения………………………………………...56

7. Нахождение глубины фокуса…………………………………………………….59

8. Нахождение времени экспонирования кадра…………………………………...62

8.1 Нахождение максимального коэффициента пропускания света полупрозрачными зеркалами K_зер…………………………………………..64

8.2 Коэффициент отражения света от шаблона и полученное время экспонирования……………………………………………………………...68

9. Анализ полученных параметров предлагаемой схемы формирования изображения……………………………………………………………………….76

10. Возможность распространения предлагаемого принципа литографии в область меньших длин волн электромагнитного излучения…………………...78

11. Анализ стоимости изготовления предлагаемой системы формирования изображения……………………………………………………………………….79

Заключение…………………………………………………………………………...81

Приложения…………………………………………………………………………..83

Список литературы…………………………………………………………………..97

Список часто употребляемых терминов………………………………………….102

Введение

Среди множества процессов при производстве интегральных схем (ИС) литография является одним из самых критических. Именно литография задает топологическую структуру интегральной схемы. К сожалению, не существует российских установок литографии, отвечающих современному уровню ~0,1 мкм. На текущий момент самым современным промышленным методом литографии является проекционная литография на длине волны 193 нм, позволяющая получить данный размер элемента. Следующим этапом будет являться литография на длине волны 157 нм, за ней последует какой-либо из разрабатываемых методов, в которых уже не используется традиционный способ формирования изображения. Эти методы ориентированы на размер элемента 50 нм; к ним относятся проекционная литография в экстремальном ультрафиолете, электронная проекционная литография, ионная проекционная литография. Анализируя используемый и разрабатываемые способы литографии, ясно, что системы формирования изображения представляют собой чрезвычайно сложные конструкции. Так, размеры объективов для 193 нм- и 157 нм- установок литографии сопоставимы с размерами человека; стоимость 193 нм- объектива составляет несколько миллионов долларов [1]. Не менее сложны и проекционные системы установок литографии по новым методам. Разработка перечисленных систем формирования изображения займет много времени и средств.

В связи с этим обращает на себя внимание эффект обращения волнового фронта (ОВФ) излучения как механизм формирования изображения для литографии. Работы по литографии с помощью ОВФ уже имели место ранее, однако, по ряду причин, приведенных далее в диссертации, эти работы не увенчались созданием промышленных установок. Реализация системы переноса изображения на основе ОВФ гораздо проще разработки и изготовления традиционных систем и систем следующего поколения, но вместе с тем возможно достижение разрешения, отвечающего современному уровню литографии

Цель работы

Целью работы является исследование вопроса об использовании эффекта обращения волнового фронта для современной литографии. Задачами диссертации являются:

1. Определение схемы формирования изображения на основе ОВФ.

2. Нахождение математической модели, определяющей параметры схемы.

3. Анализ данной модели с целью нахождения оптимальных параметров схемы.

4. Оценка стоимости реализации предложенной схемы.

Научная новизна диссертационной работы

1. Впервые предложен принцип литографии на длине волны 193 нм на основе эффекта ОВФ и с использованием отражательного шаблона.

2. Рассчитана математическая модель схемы, определяющая следующие параметры: минимальный прорабатываемый размер элемента в резисте, глубина фокуса, время экспонирования кадра.

3. Разбиением системы уравнений математической модели на подсистемы, с помощью ЭВМ проведен анализ модели и определена конструкция схемы, дающая оптимальные значения параметров.

4. Показана возможность распространения принципа литографии на основе ОВФ в область более коротких длин волн.

Практическая значимость работы

Результатом исследований явились конструкция схемы формирования изображения, гораздо проще реализуемая в сравнении с объективом и обладающая современным разрешением 0,15 мкм. При этом глубина фокуса и время экспонирования удовлетворяют требованиям литографии. Также разработаны схемы технологии изготовления отдельных узлов модели.

Положения, выносимые на защиту

1. Схема литографии на основе эффекта ОВФ, с уходом от сложно изготавливаемого шаблона “на просвет” и применением отражательного шаблона.

2. Математическая модель схемы литографии, определяющая минимальный прорабатываемый размер элемента в резисте, глубину фокуса, время экспонирования кадра.

3. Конструкция схемы, оптимизированная на основании математической модели.

4. Оценочная стоимость изготовления конструкции предложенной схемы.

1. История развития и современное состояние литографии

Истоком технологии интегральных схем является изобретение биполярного транзистора в 1947 г. У. Шокли и др. (Bell Laboratories) [2]. В 1958 г. Д. Килби (Texas Instruments) предложил первую интегральную схему. В следующем году Р. Нойс и Г. Мур (Fairchild Semiconductor) разработали планарный транзистор. Это изобретение явилось прорывом в полупроводниковой индустрии, поскольку оно обнаружило потенциал в использовании стоимостных и производительных преимуществ транзисторов, используемых в широкосерийных интегральных схемах.

С момента изобретения, началось широкое производство интегральных схем с минимальным размером элемента в несколько сотен микрон. Топология ИС определяется литографией и эволюция интегральных схем в сторону уменьшения размера элементов зависела от увеличения разрешения и поля экспонирования литографических установок. Развитие микроэлектронного производства и установок литографии можно определить следующей таблицей ([2], [3], [4], [5], а также личная информации о степпере Canon FPA2000i):

Таблица 1, История литографии

* Сканирующий степпер, как и обычный, осуществляет пошаговое экспонирование кадров на пластине, но формирование изображения каждого кадра осуществляется сканированием световой полосой по движущемуся шаблону (соответственно, двигается и пластина).

Эволюция количества элементов в ИС составила от порядка тысячи до значения ~100 млн. транзисторов в настоящее время.

Ориентиром развития технологии ИС-производства с 1965г. служит закон Мура, гласящий, что для однотипных ИС количество элементов удваивается каждые два года.

Как видно из таблицы, развитие технологии литографии происходит с уменьшением длины волны света. На сегодняшний день самыми современными промышленными УСЭ являются сканирующие степперы на излучении ArF лазера 193 нм. Параметры одной из таких установок, ASML TWINSCAN AT:1200B, приведены в таблице 2:

Таблица 2, ASML TWINSCAN AT:1200B

УСЭ	длина волны	мин. размер	числовая апертура	размер кадра	диаметр пластины	производитель-ность
TWINSCAN AT:1200B, 4 сканирующий степпер	193 нм	0,08 мкм	NA=0,60-0,85	2633 мм	300 мм	103 пластин 300 мм в час.

В данной установке для улучшения разрешения наряду с традиционным, нормально-падающим, применяется внеосевое освещение. Принцип внеосевого освещения описан ниже в этой главе вместе с другими технологиями улучшения разрешения. Числовая апертура объектива может перестраиваться; для печати слоев с некритичными размерами возможно применение меньшего значения числовой апертуры, что дает увеличение глубины фокуса. В TWINSCAN AT: 1200B для увеличения производительности во время экспонирования одной пластины происходит выравнивание следующей.

Внеосевое освещение

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов диссертации