Разработка литографических процессов изготовления сбис с размерами элементов меньше длины волны экспонирующего излучения (1025773), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Определение параметров экспонирования физических моделей резистанеобходимо проводить по колебательным кривым дозы полного вскрытия, аскорости проявления оценивать по временным зависимостям изменениятолщины резиста на отрезке от начала проявления и до 150% рабочеговремени проявления. Это позволяет минимизировать число экспериментов иснизить ошибку моделирования до ±5,5% от минимального размера.2. Адаптивную фильтрацию результатов измерений топологическихструктур, используемых при калибровке полуэмпирических моделейпроцессов литографии и травления, необходимо выполнять с использованиемпредложенной в работе формулы расчета их весовых коэффициентов, чтопозволяет повысить точность и сократить время калибровки моделей.3.
Внедрение предложенных в работе технологических режимов процессалитографии и процедуры коррекции оптического эффекта близости,учитывающих особенности конкретной технологической линейки, позволяетрасширить процессные окна, улучшить качество переноса топологиисложных элементов, в результате чего повышаются потребительскиекачества и процент выхода годных СБИС.Практическая значимость и результаты внедрения.
Разработанные вдиссертации комплекс методов, алгоритмы и модели, реализующие МПР,внедрены в НИИСИ РАН. Это позволило перейти к меньшим проектнымнормам при требуемой стабильности ТП (повысить глубину резкости (ГР) до0,6-0,8 мкм при диапазоне дозы экспонирования ≈ 8-10%), повыситьбыстродействие за счет уменьшения размеров (на 30%), улучшитьмассогабаритные параметры за счет повышения степени интеграции(на 40%). Универсальность разработанных методик и используемых моделейпозволяет применять их на других предприятиях аналогичного профиля.Полученные математические модели, методики и комплекс модельныхисследований ТП внедрены в учебный процесс МГТУ им.
Н.Э. Баумана.Основной практической ценностью работы является снижение стоимостиСБИС за счет увеличения процента выхода годных, вследствие повышениястабильности ТП литографии и воспроизводимости размеров элементов.Апробация работы. Результаты работы докладывались на VIII и IX-ймолодежных научно-технических конференциях «Наукоемкие технологии иинтеллектуальные системы», (Москва, 2006, 2007), X и XI-й молодежныхмеждународных научно-технических конференциях «Наукоемкие технологиии интеллектуальные системы», (Москва, 2008, 2009), опубликованы вжурналах «Технология и конструирование в электронной аппаратуре»(Одесса, 2007, №3 и №4), «Вестник МГТУ» (Москва, 2010, спец.выпуск: Наноинженерия), «Микроэлектроника» (Москва, 2010, №5) исборнике научных трудов «Математическое и компьютерное моделированиесистем: теоретические и прикладные аспекты» (Москва, 2009).Работа отмечена дипломами 1 степени молодежных научно-техническихконференций «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы»,(Москва, 2007 и 2008), стипендиями Правительства Москвы и КлубаИмператорского Технического Училища.Публикации.
По материалам и основному содержанию работыопубликованы 13 научных работ в научно-технических журналах и трудахконференций, из них 2 научные работы опубликованы в рецензируемыхизданиях, рекомендованных ВАК.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит извведения, четырех глав, общих выводов и списка литературы. Материалыдиссертации изложены на 165 страницах, включая 146 страницмашинописного текста, 89 рисунков, список литературы из 93 наименований.СОДЕРЖАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИВо введении обоснована актуальность решения поставленных вдиссертации задач, сформулирована цель и задачи исследования, обосновананаучная новизна, показано место ТП литографии в технологическоммаршруте производства КМОП СБИС и роль технологических САПР.В первой главе проведен анализ современного состояния и тенденцийразвития процессов МЛ, а также физических ограничений проекционнойоптики при использовании бинарных ФШ.
В соответствии критериемРэлея (1) разрешение (R) определяется дифракционным пределом:R=K 1 ⋅ λ K 1 ⋅ 365== 608 ⋅ K 1 [нм]NA0 ,6(1)где NA – числовая апертура, а коэффициент К1 определяется уровнемтехнологии. Для высокоточных проекционных систем значение К1 = 0,5. Этодает аппаратное разрешение используемого степпера ∼ 300 нм. ПрименениеМПР позволяет снизить значение К1 (рис. 1).Рис. 1. Методы повышения разрешающей способности литографииПри использовании степпера PAS5500/250C, требуемое разрешение0,25 мкм достигается при К1 ≈ 0,4 (рис. 1). Стоимость изготовленияполутоновых ФСШ в разы превышает стоимость бинарных ФШ, поэтомубыло предложено альтернативное решение (рис. 1), т.е. упор был сделан наразработку методов ОРС на основе моделей, оптимизацию толщины резистаи параметров кольцевого освещения.При использовании объектива с большей числовой апертурой существенноуменьшается ГР, которая обратно пропорциональна квадрату апертуры:ГР =± λ ⋅ K 2 ± 365 ⋅ K 2== 507 ⋅ K 2 [нм]2 ⋅ NA 22 ⋅ 0,6 2(2)где К2 – коэффициент (К2>1).
Исходя из необходимости обеспечениястабильности ТП МЛ при известных допусках на разброс сопутствующихтехнологических параметров (неравномерность нанесения, неплоскостность ит.д.) рекомендуемая для 0,25 мкм технологии ГР составляет 0,6-0,8 мкм.Применение МПР позволяет улучшить значения коэффициентов K1 и К2. Вдиссертации рассмотрены современные МПР:1. Применение внеосевого освещения позволяет повысить R и ГР за счетизменения формы источника освещения.Световая волна, проходя через ФШ, дифрагирует с образованием четных инечетных порядков.
В случае топологии с равными по ширине линиями изазорами образуются только нечетные порядки (рис. 2). При уменьшениипериода, угол ß растет, и меньшее количество дифракционных порядковпопадает во входную апертуру. Качественное изображение определяетсяинтерференцией 3-х лучей – 0-го и ±1-х (рис. 2, слева), 0-й порядок содержитинформацию об амплитуде интенсивности, а ±1 – о ее пространственномраспределении. ГР сильно зависит от значения разности световых путейлучей 0-го и ±1-го порядков.Рис. 2.
Сравнение типов источников освещенияВ случае кольцевого освещения (рис. 2, справа) волна падает на ФШ подуглом. Положение 0-го порядка смещается, а во входную апертуру попадают0-й и -1-й порядки падающего под углом потока справа, и 0-й и +1-й слева. Вэтом случае наблюдается интерференция 2-х лучей 0-го и -1-го или 0-го и+1-го порядков, в результате улучшается R (вместо угла ß имеем ß/2) и ГР(световые пути лучей 0 и ±1 порядков практически равны).Конструкцией степпера PAS5500/250C предусмотрено круговое иликольцевое освещение. Для выполнения поставленных задач былоиспользованокольцевоеосвещение,параметрыкоторогобылиоптимизированы в ходе работы.2. Применение фазосдвигающих шаблонов.
В бинарных шаблонахдифракция света на элементах, расположенных на расстояниях порядка 4-6λ,приводит к разрушению топологических элементов. При уменьшении КЛРэтот эффект значительно усиливается. В работе рассмотрены ФСШ двухтипов: полутоновые и чередующиеся. Отмечено, что из-за крайне сложнойтехнологии производства и проблем с дефектностью чередующиеся ФСШпрактически не применяются.3. Метод двойного впечатывания. Метод подразумевает разделениетопологии критических слоев СБИС на два шаблона для поочередноговпечатывания, с целью снижения влияния деструктивной дифракции(групповые структуры впечатываются через одну). Применение двойноговпечатывания позволяет существенно улучшить разрешение проекционной МЛ.4.
Применение иммерсионных жидкостей. Использование иммерсионныхжидкостей вместо воздушной среды между объективом установкиэкспонирования и кремневой пластиной позволяет получить значения NA > 1за счет увеличения угла полного отражения на границе раздела сред«объектив – воздушный зазор». Благодаря иммерсии предел разрешения МЛбыл отодвинут в нанометровый диапазон.5. ОРС. Метод заключается в коррекции топологии СБИС на стадиипроектирования ФШ либо по правилам расстановки фигур ОРС, либоитеративно на основании результатов литографического моделирования. Впервом случае количество правил зависит от типа СБИС (память, логика и т.п.)количества типов фигур ОРС, их параметров, применяемого оборудования и т.д.Коррекция на основе моделей – более сложный метод, в котором результатлитографического моделирования (2D контур резиста или травления)итеративно сравнивается с исходной топологией, и, в случае превышениязаданных допусков, топология корректируется в местах несоответствий (рис.
3).Его применение позволяет существенно расширить возможности процесса МЛ,однако является сложным в использовании, требующим наличия специальныхдорогостоящий САПР и вычислительных кластерных комплексов.Рис. 3. ОРС коррекция на основе моделейСолидную часть стоимости производства кристаллов СБИС составляетстоимость комплекта ФШ. В диссертации разработаны технические требования кФШ для изготовления СБИС с проектными нормами 0,25 мкм и компоновочноерешение для комплекта ФШ по критерию минимизации стоимости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
