Физико-технические основы систем переноса изображения на эффекте обращения волнового фронта для микроэлектронной техн (1024968), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

Обратимся опять к формуле для времени экспонирования 8.1:

Итак, E_рез=20 мДж./см², I_осв=39 мВт/см², K_зер=0.15, K_шаб=0.92, K_ОВФ=1, K_лин=1. Следовательно:

9. Анализ полученных параметров предлагаемой схемы формирования изображения

Итак, в соответствии с проведенными расчетами, модель предлагаемой схемы формирования изображения имеет следующие параметры:

Полученное разрешение соответствует современному состоянию литографии. Приведенное выше значение глубины фокуса дает возможность работы с существующими 193нм резистами.

Оценим производительность УСЭ, формирующей изображение по предложенной схеме. Допустим, что узлы в этой установке, кроме системы формирования изображения – те же, что в УСЭ PAS 5500/900 (ASML). Производительность установки PAS 5500/900 составляет 60 пластин диаметром 200 мм в час. Найдем, сколько времени затрачивает эта установка на чистое экспонирование t’_ЧЭ, таким образом, получится время на остальные операции t’_ост=1 час - t’_ЧЭ. У анализируемой установки для 60 пластин t_ост≈ t’_ост. Определив время чистого экспонирования 60 пластин t_ЧЭ, можно будет найти производительность.

Для определения производительности пластина полностью заполняется кадрами. Общую засвеченную площадь можно охарактеризовать эффективным диаметром заполнения пластины, приблизительно равным 200 мм-40 мм=160 мм. Как упоминалась ранее, установка PAS 5500/900 осуществляет засветку кадра сканированием световой полосой по движущемуся шаблону (соответственно, двигается и пластина). Размер световой полосы на пластине составляет порядка 8мм25мм [30]. Интенсивность света в плоскости изображения (пластины) составляет 55 мВт/см². Засветка кадра на пластине осуществляется за одно сканирование, таким образом, при использовании резиста с чувствительностью 20 мДж/см², кадр размером 30мм25мм будет засвечиваться за время (20 мДж/см² /55 мВт/см²)(30мм/8мм)≈1,4 с. Значит, t’_ЧЭ есть произведение данного времени на количество кадров на пластине и на число пластин (60):

t’_ост= t_ост=1 – 0,63=0,37 часа. Время чистого экспонирования 60 пластин t_ЧЭ также вычисляется по формуле 9.6, подставляя значение размера кадра 30мм30мм и время его экспонирования 3,7 с. Полученное значение составляет t_ЧЭ=1,4 часа. Таким образом, обработка 60 пластин займет t_ЧЭ+t_ост=1,8 часа и производительность составит 60/1,8=33 пластины (200 мм) в час.

Относительно полученного значения производительности следует заметить, что коэфициент передачи ОВФ-веществом принимался за единицу. Для получения точного значения времени экспонирования и производительности нужно брать К_ОВФ для конкретного случая обращения волнового фронта.

Оставшимся параметром, который существенно влияет на время экспонирования, является К_зер. Однако его повышение достигается изменением положений и размеров полупрозрачных зеркал, что понизит значение NA.

Таким образом, без выбора конкретного процесса ОВФ не имеет смысла изменять предложенную конструкцию схемы. Эта конструкция вкупе с параметрами и является результатом исследований диссертации.

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

В предложенном принципе формирования изображения длина волны излучения 193 нм. Рассмотрим вопрос, до каких длин волн можно распространить данный принцип.

В глубоком ультрафиолете вещества, прозрачные в видимом диапазоне, непрозрачны вследствие сильного поглощения излучения. Предельным значением является длина волны около 150 нм, на которой заканчивается область прозрачности CaF₂. Таким образом, при наличии вещества, обращающего волновой фронт, была бы возможной схема формирования изображения на излучении F₂ эксимерного лазера с λ=157 нм, на излучении которого сейчас разрабатываются УСЭ. Однако обзор литературы не обнаружил примеров ОВФ на 157 нм. Данный вопрос требует более глубокой проработки, возможно, причина состоит в значительном поглощении света.

Перспективным вариантом является распространение предлагаемого принципа в область длин волн рентгеновского диапазона 0,0001нмλ100нм, в котором прозрачность веществ изменяется от полного поглощения (λ> 1нм, мягкий рентген) до почти абсолютной прозрачности (λ<0,1 нм, жесткий рентген) [40’]. Рассматривая вопрос о распространении рентгеноского излучения, вещества, как и в оптическом диапазоне, характеризуются комплексным показателем преломления n+i и справедлива классическая теория распространения излучения. Таким образом, теоретически возможными является нахождение требуемых конструкций полупрозрачных зеркал, отражательного шаблона, достижение эффекта обращения волнового фронта, например, за счет вырожденного четырехволнового смешения.

11. Анализ стоимости изготовления предлагаемой системы формирования изображения.

Как упоминалось, причиной проведения данной исследовательской работы является подкупающая простота принципа формирования изображения и вместе с тем возможность достижения высокого разрешения. Разработка традиционного проекционного объектива для 193 нм, размеры которого соспоставимы с размерами человека, связана с решением многих задач. К таковым относятся математические задачи по расчету безаберрационного объектива для упомянутой длины волны, когда номенклатура применимых прозрачных материалов сужается до плавленного кварца и флюорида кальция [41]. Технические задачи относятся к высокоточному изготовлению самого объектива. Решение указанных задач требует существенное количество времени и средств; согласно [1], стоимость традиционного 193 нм-объектива составляет 1-2 млн. долларов. Значительный вклад в эту сумму дает наличие элементов из флюорида кальция, удельная стоимость которых составляет 10000 долларов за килограмм [1].

Как было указано ранее, стоимость разработки и изготовления систем переноса изображения следующего поколения, указанных в Roadmap, не меньше стоимости данного объектива.

Оценим стоимость изготовления тракта формирования изображения по предлагаемому в диссертации принципу, рис. 1:

Рис. 1

Он включает в себя два полупрозрачных зеркала, фокусирующую линзу, поляризационную платинку и обращатель волнового фронта. Предположим, что материалом фокусирующей линзы является недорогой по сравнению с флюоридом кальция плавленный кварц. Пусть поляризационная пластинка может быть изготовлена из кристаллического -кварца. Если обращение волнового фронта осуществлять с помощью вынужденного рассеяния Бриллюэна в CF₃CH₂OH [25], то оценочная стоимость изготовления указанных узлов составляет:

Общая сумма составит менее 83 тыс. долларов.

Таким образом, стоимость изготовления системы формирования изображения по данному принципу может быть гораздо меньше стоимости объектива и разрабатываемых систем, причем процесс изготовления также намного проще вследствие простоты схемы.

Заключение

В заключении перечислены основные результаты проведенных исследований:

1. Предложена конструктивно простая схема переноса изображения для литографии на длине волны 193 нм на основе эффекта обращения волнового фронта и с применением отражательного шаблона.

2. Заданы технологические требования к схеме и рассчитана математическая модель схемы, с целью оптимизации основных параметров – минимального прорабатываемого размера элемента в резисте, глубины фокуса и времени экспонирования кадра.

3. С помощью моделирования схемы, в том числе и компьютерного, рассчитана конструкция схемы с оптимальными указанными параметрами. Стоит отметить, что расчет содержит:

• Расчет конструкции полупрозрачных зеркал с максимальным общим коэффициентом пропускания света на основе применения интерференционных покрытий и изменения поляризации света.

• Расчет двух вариантов отражательного шаблона. Даны схемы технологий их изготовления на кремниевой пластине; на одной пластине может изготавливаться массив шаблонов.

1. Проведен анализ полученных параметров схемы. Указано, что достигнутый минимальный размер элемента 0,15 мкм близок к современному уровню технологии литографии, полученная глубина фокуса позволяет использовать существующие резисты. Рассчитана производительность установки литографии по предложенной схеме, на базе существующей установки литографии. Показана сравнимость производительностей рассматриваемой и базовой установок, точное значение производительности рассматриваемой установки будет зависеть от способа реализации эффекта обращения волнового фронта.

2. Рассмотрена возможность переноса предложенной схемы формирования изображения в область более коротких длин волн, с целью улучшения разрешения. Показана теоретическая возможность реализации схемы в диапазоне рентгеновского излучения.

3. Проведен анализ сложности изготовления системы формирования изображения по предложенному принципу. Указано на существенную простоту изготовления системы по сравнению с расчетом и изготовлением традиционных систем и разрабатываемых систем следующего поколения. Приведен расчет оценочной стоимости изготовления схемы, итоговая сумма которого намного меньше стоимости существующих и разрабатываемых систем.

Приложения

Характеристики

Список файлов диссертации