Разработка литографических процессов изготовления сбис с размерами элементов меньше длины волны экспонирующего излучения (1025773), страница 4
Текст из файла (страница 4)
При разработке модели для слоя поликремния были использованы более20000 измерений, выполненных на сканирующем электронном микроскопе«NanoSEM3D» компании «Applied Materials». Для повышения истинностиизмерений, они проводились в 7 различных кристаллах пластины.Расположение кристаллов на пластине и количество пластин для каждоготехнологического режима было выбрано исходя из соображений повышениякачества статистической обработки результатов измерений. Для повышенияточности модели за счет снижения уровня шумов ТП и измерений,проникающих в процесс калибровки, каждой ТС был присвоен весовойкоэффициент.
Исследованы 3 способа расчета ВК, в том числе в соответствиис предложенной в диссертации весовой функцией:W = f ( CD , I MAX ,I MIN , SLOPE , K M , K S )(5)где IMAX, IMIN и SLOPE – максимальная, минимальная интенсивности иградиент пространственного изображения соответственно, KM и KS –коэффициенты, учитывающие тип ТС, возможность их достоверногоизмерения и результаты статистической обработки полученных измерений. Вработе предложены значения KM и KS для всех типоразмеров ТС.Проведено исследование и разработана методика калибровки оптическоймодели (14 различных подходов, отличающиеся методом расчета ВК,составом оптимизируемых параметров, составом калибровочных иоценочных ТС).
Проведено исследование влияния применяемого методаоптимизации параметров оптической модели на ее точность и стабильность.Проведено исследование и разработана методика калибровки моделей МЛ итравления. Исследованы два подхода, когда процессы МЛ и травленияописываются 2-мя различными полиномами, которые калибруются независимо иодним общим полиномом, т.е. менее обоснованная с точки зрения физикимодель. Проведено исследование влияния формы и параметров модели,используемых кернфункций, значения собственного вектора, способа расчета ВКна точность и стабильность процессных моделей (более 100 различных подходов).Рис.
8. Распределение ОРГ при калибровкеНа рисунке 8 приведен пример анализа результатов калибровкипроцессной модели (после травления) – распределение абсолютной ошибкимоделирования расположения границы топологической структуры (ОРГ).ОРГ для 97% ТС ≤ ±10 нм, что соответствует ±4% от КЛР, а для одномерныхТС ≤ ±6 нм. Взвешенная среднеквадратичная ошибка ОРГ при калибровкесоставила 2,51 нм. Увеличение ОРГ на двумерных ТС вызвано снижением ихвоспроизводимости, т.к. они подвержены серьезной деструкции в процессеМЛ, когда их КЛР лежат на границе разрешения.
В результате деструкциидостоверность их измерения ограничена (рис. 9).Рис. 9. SEM снимки структур типа «окончания зазоров» (слева) и «окончанияшин» (справа)Верификация модели была проведена в три этапа: сравнение результатовмоделирования с экспериментальными данными для ТС, параметры которыхлежат за пределами пространства параметров калибровочной площадки(рис. 10); верификация модели по сложным двумерным ТС и верификация по«узким местам» топологий рабочих проектов СБИС.ОРГ одномерных ТС верификационной площадки составила ≤ ±6 нм.Среднеквадратичная ОРГ при верификации составила 4,74 нм.
Последние двегруппы ТС с заметно большей ОРГ (хотя она и лежит в заданном допуске±20 нм) – это ТС типа «окончаний шин» с минимально допустимыми КЛР.Рис. 10. Распределение ОРГ при верификацииВыявление лучшей модели по значениям среднеквадратичной ошибки невсегда является корректным. При использовании полуэмпирическихмоделей, калибруемых по ограниченному набору ТС, минимальная ошибкаможет достигаться при различных сочетаниях калибруемых параметров, рядиз которых может оказаться физических необоснованными. Поэтому былипроанализированы получаемые зависимости КЛР для всех типов ТС (рис.
11).Абсолютная ошибка также не всегда информативна, т.к. ее значение в 5 нмдля структуры с КЛР = 250 нм является существенным отклонением, а дляструктуры с КЛР = 500 нм оказывается на уровне «шума» ТП или измерений.На рисунке 11 представлен график (левый), на котором для каждой ТС поX отложен результат моделирования, а по Y - результат ее измерения.Идеальная зависимость представляет собой прямую под углом 45º. Приведенпример зависимости КЛР шины (справа) номинальным размером 0,24 мкмпри изменении шага. Черным пунктиром показан размер ТС на ФШ. Для всехмоделей рассмотрены зависимости с КЛР = 0,23, 0,24, 0,25, 0,27, 0,28, 0,36,0,37, 0,38 мкм и шагом групповых структур от 0,6 до 1,8 мкм.Рис.
11. Пример анализа зависимостей КЛРПроведена верификация моделей по сложным двумерным ТС (рис. 12),предложен метод экстракции контуров ТС, установлено соответствиеалгоритмов измерения САПР «Calibre» и используемого микроскопа. Дляпроцедуры были отсняты 23 ТС. Средняя ошибка моделирования, котораяоценивалась с шагом 10 нм (18611 точек), составила 9,7 нм.Рис. 12. Пример верификации по сложному топологическому контуруПроведен сравнительный анализ разработанных моделей по результатамкалибровки, всех этапов верификации и зависимостей КЛР.
В результатеанализа выявлена лучшая модель. Причем ВК ТС этой модели былирассчитаны по предложенной в работе формуле.В результате проведенного анализа современных МПР, ситуации на рынкеполупроводниковых материалов и оснастки, возможностей имеющегося вНИИСИ РАН технологического оборудования и программно-вычислительногокомплекса, был предложен комплекс конструкторско-технологических методов,обеспечивающих достижение проектных норм 0,25 мкм (рис. 1).Предложенный метод коррекции топологии кристаллов являетсякомбинированным: сначала топология обрабатывается «вспомогательнымирассеивающимиструктурами»,послечегокритическиеместакорректируются на основе моделей (рис. 13). Для решения поставленныхзадач такой подход является наиболее целесообразным, как побыстродействию, так и по точности.Рис.
13. Фрагменты топологии СОЗУ до, после коррекции и травленые ТСЭти результаты были заложены во второй комплект ФШ, для которогобыли разработаны технические требования и компоновочное решение,существенно отличающиеся от предложенного решения для ФШ без фигур ОРС.Применение разработанного комплекса методов позволило существенноулучшить качество переноса топологии элементов СБИС с проектныминормами 0,25 мкм (рис.
14).Рис. 14. Фрагменты топологии «H-транзистора» и травленые ТС с ОРС и безЗатворы нескорректированных «Н-транзисторов» (слева) имеютпеременную ширину, а номинальный размер в узком месте (0,29 мкм)превышает номинальный (0,24 мкм), тогда как скорректированные имеютрасхождение с исходной топологией менее 8 нм (оценка проведена более чемв 500 точках).В общих выводах сформулированы основные результаты, полученные вдиссертационной работе.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ1. Проведен сравнительный анализ методов повышения разрешающейспособности процесса проекционной литографии и эффективности ихприменения при изготовлении СБИС с размерами меньше длины волныэкспонирующего излучения.2.
Разработана методика экспериментального определения параметроврезистов физических моделей процесса литографии в производственныхусловиях, позволяющая снизить ошибку моделирования до уровня менее±5,5% от минимального размера.3. Экспериментально доказано, что расширение процессных окон (на 65% поглубине резкости и на 73% по диапазону дозы) и повышение точности«переноса» топологии поликремниевых затворов СБИС с размерами 0,25 мкмсредствами проекционной литографии с λ = 365 нм, могут быть достигнутывнедрением методов повышения разрешающей способности при оптимизациипроцесса литографии посредством физического моделирования.4. Разработана процедура фильтрации калибровочных данных и предложенаформула расчета их весовых коэффициентов, позволяющие повысить точностьи возможности по предсказанию полуэмпирических моделей, что особенноважно при коррекции критических слоев СБИС с размерами элементовменьше длины волны источника экспонирующего излучения.5.
Разработана методика калибровки полуэмпирических моделей спеременным порогом чувствительности для критических слоев СБИС спроектными нормами 0,25 мкм, что позволило снизить ошибку моделированияпо результатам калибровки и трех этапов верификации до уровня менее ±5%от минимального размера.6. Разработана процедура коррекции и верификации топологии блоковхарактеризации ТП и кристалла СОЗУ, выполненных по 0,25 мкм правилампроектирования НИИСИ РАН, что позволило улучшить электрофизическиепараметры транзисторных структур и повысить процент выхода годныхкристаллов СОЗУ.СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:1. Родионов И.А.
Фотолитография в ультрафиолетовом диапазоне длин волн// Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2006: Сборниктрудов 8-ой Всероссийской научно-технической конференции. М. 2006.С. 127-135.2. Родионов И.А. Методы коррекции оптических эффектов близости// Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2007: Сборниктрудов 9-ой Всероссийской научно-технической конференции. М.
2007.С. 174-178.3. Родионов И.А. Анализ динамики развития современного оборудованияпроекционной литографии // Наукоемкие технологии и интеллектуальныесистемы 2007: Сборник трудов 9-ой Всероссийской научно-техническойконференции. М. 2007. С. 210-216.4. Родионов И.А. Исследование влияния параметров технологическогопроцесса литографии на минимальные критические размеры элементов,получаемых на кремниевой пластине // Наукоемкие технологии иинтеллектуальные системы 2007: Сборник трудов 9-ой Всероссийскойнаучно-технической конференции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
