Разработка литографических процессов изготовления сбис с размерами элементов меньше длины волны экспонирующего излучения (1025773)
Текст из файла
На правах рукописиУДК 621.382Родионов Илья АнатольевичРАЗРАБОТКА ЛИТОГРАФИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВИЗГОТОВЛЕНИЯ СБИС С РАЗМЕРАМИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕНЬШЕДЛИНЫ ВОЛНЫ ЭКСПОНИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ05.11.14 – Технология приборостроенияАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2010Работа выполнена в Московском государственном техническом университетеимени Н.Э. БауманаНаучный руководительчлен-корр. РАН,профессор Шахнов Вадим АнатольевичОфициальные оппоненты:доктор технических наук,профессор Медведев Аркадий Максимович(МАИ)кандидат технических наук,заведующий лабораторией Рыжиков Илья Анатольевич(ИТПЭ РАН)Ведущая организацияФедеральное государственное унитарноепредприятие«Научно-производственноепредприятие «Пульсар» (Москва)Защита диссертации состоится «____»____________2010 г.
в ____ часов назаседаниидиссертационногосоветаД212.141.18вМосковскомгосударственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу:105005, г. Москва, 2-ая Бауманская ул., д.5.С диссертацией можно ознакомиться в библиотекегосударственного технического университета им. Н.Э. Баумана.МосковскогоВаш отзыв в 1 экземпляре просим высылать по указанному адресу.Автореферат разослан «_____»___________2010 г.Телефон для справок: 8(499) 267-89-63.Ученый секретарь диссертационного советад.т.н., профессорЦветков Ю.Б.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность.
Массовое производство современных сверхбольшихинтегральных микросхем (СБИС), светодиодов высокой яркости, жесткихдисков, плоских дисплеев, печатных плат, дифракционных решеток и т.п.стало возможным благодаря применению технологии проекционноймикролитографии (МЛ). МЛ является в настоящее время основнымтехнологическим процессом (ТП) в микроэлектронике, который определяетвозможность формирования субмикронных топологических элементов,причем конкурирующие виды МЛс более высокой разрешающейспособностью (рентгенолитография, электронно-лучевая литография и т.п.)все еще не обеспечивают возможности массового производства.Сохраняющиеся тенденции последних 20 лет к уменьшению размеровэлементов СБИС требуют решения задач повышения разрешения,ужесточения допусков на размеры и их воспроизводимость, а также точностьсовмещения топологических слоев.В настоящее время передовыми производителями СБИС используютсялитографические установки с длиной волны источников излучения λ = 365 нм,248 нм и 193 нм.
Основная особенность современных процессов МЛзаключается в том, что критические линейные размеры (КЛР) получаемыхтопологических элементов значительно меньше λ. В таких ТП приэкспонировании наблюдается сильное разрушение топологическихэлементов. Проблемы создания проекционных систем с λ < 193 нм поставилипод угрозу тенденцию дальнейшей миниатюризации. Поэтому особоезначение приобрели конструкторско-технологические методы, позволяющиедостигать лучшего разрешения за счет учета особенностей конкретноготехнологического оборудования, материалов и режимов обработки.Состояние проблемы.
Большой вклад в изучение процесса МЛ внеслифундаментальные работы У. Моро «Микролитография. Принципы, методы,материалы», Я. Таруи «Основы технологии СБИС» и К.А. Валиева иА.В. Ракова «Физические основы субмикронной литографии в микроэлектронике».Вопросы моделирования МЛ отражены в статьях и научных трудах Р. Дилла(R. Dill), К. Мака (C. Mack), Ю. Граника, Д. Левелина (J. Lewellen) и др.В настоящее время в РФ созданы предпосылки для быстрого развитиямикроэлектронной промышленности. В ОАО «Микрон» подходит к завершениюпуск производственной линии, которая обеспечит изготовление СБИС спроектными нормами 0,18 мкм.
Группой предприятий «Ангстрем» заключенконтракт на покупку оборудования с лицензией на выпуск СБИС по технологии0,13 мкм. ФГУП НИИИС им. Ю.Е. Седакова ведутся работы по пуску и наладкеоборудования, которое обеспечит выпуск СБИС по технологии 0,35 мкм.В НИИ Системных Исследований РАН (НИИСИ РАН) функционируеттехнологическая линия изготовления СБИС субмикронного уровня (0,5 мкми 0,35 мкм). В НИИСИ РАН используется проекционная установка«PAS5500/250C» фирмы «ASML» (Голландия) с λ = 365 нм (степпер),обеспечивающая разрешение до 0,3 мкм. Разработка нового ТП изготовленияСБИС с проектными нормами 0,25 мкм потребовала оптимизации процессаМЛ и внедрения методов повышения разрешения (МПР) процесса МЛ.Цель работы заключается в повышении степени интеграции и процентавыхода годных, а также расширении номенклатуры ТП на имеющемсяоборудовании за счет разработки методологии проектирования иизготовления СБИС с размерами элементов меньшими длины волныэкспонирующего излучения с применением проекционной литографии.Решаемые задачи:1.
Провести анализ современного состояния литографических процессов,применяемых оборудования и материалов, методов повышения разрешающейспособности и средств моделирования проекционной литографии.2. Проанализировать методики калибровки и откалибровать физическуюмодель процесса МЛ (на примере слоя затворов) для используемого в НИИСИРАН степпера и применяемых материалов.3.
С использованием разработанной модели провести оптимизациютехнологических режимов процесса МЛ с целью повышения разрешения истабильности воспроизведения номинальных размеров затворных структур.4. Провести модельные исследования влияния оптического эффектаблизости и методов его коррекции (OPC, optical proximity correction).5. Экспериментально подтвердить результаты моделирования на примерефоторезистивной маски (ФРМ) слоя затворов с КЛР ≤ 0,25 мкм.6. Разработать комплект фотошаблонов (ФШ) для калибровки иверификации полуэмпирических моделей (для критических слоев СБИС).7.
Разработать процедуру фильтрации экспериментальных данных,используемых при калибровке полуэмпирических моделей МЛ и травления.8. Разработать методику и провести калибровку полуэмпирических моделейдля САПР «Calibre», используемых в процедуре коррекции топологии СБИС.9. Разработать процедуры коррекции и верификации топологиифункциональных блоков тестового кристалла СОЗУ и блоков характеризацииТП с минимальными размерами элементов 0,25 мкм.10. Разработать методологию проектирования и технологию формированиякритических слоев СБИС, выполненных по проектным нормам 0,25 мкм.11.
Экспериментально апробировать разработанные методы.Методы исследования. Для оптимизации технологических режимов иразработки МПР применено моделирование процесса МЛ. Для оценкикачества процесса МЛ и методов МПР использован критерий шириныпроцессных окон в пространстве «фокус – доза экспозиции». Работа типовыхячеек и функциональных блоков СБИС оценивалась по электрофизическимпараметрам. При решении задач использованы теория оптимизации, теориявероятностей и математическая статистика.Научная новизна работы:1. Разработана методика калибровки физических моделей процесса литографиив условиях реального производства, отличающаяся экспериментальнымопределением скорости экспонирования модели резиста по колебательнымкривым дозы полного вскрытия и скоростей проявления модели резиста наоснове анализа временной зависимости ухода резиста в процессе проявления;2.
Разработаны рекомендации по повышению точности и стабильностиполуэмпирических моделей литографии и травления за счет изменения формыполинома, оптимизации значений собственного вектора и адаптивнойфильтрации калибровочных тестовых структур по предложенной формулерасчета значений их весовых коэффициентов, которая включает параметрыпространственного изображения структуры и позволяет учесть возможностьее изготовления в технологическом процессе и достоверного измерения;3.
Разработана и внедрена методика проектирования и изготовления СБИС сразмерами элементов меньше длины волны экспонирующего излучения,позволяющая скомпенсировать неравномерность скоростей травленияразличных типов топологических структур за счет предложенной в работе схемыкоррекции оптического эффекта близости при формировании резистовой маски.Достоверность полученных научных результатов, выводов ирекомендаций диссертационной работы подтверждена результатамипроведенных экспериментальных исследований и результатами внедренияразработанных методик и режимов работы технологического оборудования вНИР и ОКР, проводимых НИИСИ РАН.Полученные результаты достоверно демонстрируют эффективностьразработанного комплекса методов для решения задач повышенияразрешения, расширения процессных окон, повышения стабильностипроцесса МЛ и воспроизводимости КЛР, как по пластине, так и в партии.Основные положения, выносимые на защиту:1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
