Диссертация (1137255), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Е. В. Арменского, Москва, 2015 год.Общее количество докладов на Международных, Всероссийских научнотехнических и научно-практических конференциях, выполненных за периодобучения, составляет 35.По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, среди которых: 4патента РФ на полезные модели, 1 свидетельство РФ об официальнойрегистрации программ для ЭВМ, 5 работ, изданных в журналах, входящих вперечень периодических изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ дляпубликациирезультатовнаучно-техническойинаучно-практическойдеятельности на соискание ученой степени кандидата и доктора наук.Кандидатская диссертация содержит введение, четыре главы, общиевыводы, список литературы и серию приложений, в которых представлены:программа расчета параметров иммерсионной системы ультрафиолетовойлитографическойустановки,копииПатентовРФиСвидетельствогосударственной регистрации программ для ЭВМ, копии наградных Дипломовза участие в Международных научно-технических конференциях и актывнедрения результатов работы.Общий объем работы составляет 231 страницу, включая приложенияна 52 страницах.14ГЛАВАВ1.ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКОЕОБЛАСТИАВТОМАТИЗИРОВАННОГОИССЛЕДОВАНИЕПРОЕКТИРОВАНИЯУСТРОЙСТВ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯОБЪЕКТОВВИММЕРСИОННОЙУЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙЛИТОГРАФИИ1.1.Тенденции развития литографии при изготовлении топологииобъекта с элементами, меньшими длины волны экспонируемогоизлученияДля различных технологий, таких как флеш-память (NAND), оперативнаяпамять (DRAM) и микросхемы логики (микроконтроллеры, микропроцессорыи др.), показанных на рис.
1.1.1, размерные параметры элементов КМОП СБИСв основном зависят от типа процессов проекционной литографии.Длина волны излучения, числовая апертура, применяемые материалы имногие другие факторы оказывают влияние на разрешение в проекционнойлитографии.Стандартнаяпроекционнаясистемаосуществляетпереносизображения, при этом фокусное расстояние объектива ( ) является функциейдиафрагмы ( ), как известно из оптики. Для вычисления числовой апертурыобъектива () в среде, у которой показатель преломления, используетсяформула (1.1.1):(1.1.1)где– синус апертурного угла [1].Важный параметр проекционной оптической системы – числоваяапертура – во многом определяется значением ее разрешения и глубинойфокуса. Фундаментальный закон проекционной литографии – критерий Релея, вкотором разрешающая способность проекционной системычерез предел () (1.1.2):определяется15(1.1.2)где– длина волныэксимерного лазера ( = 193 нм), а коэффициент) определяет уровень конкретного технологического производства.(Рис.
1.1.1. Зависимость размерных параметров КМОП СБИСот типа процессов проекционной литографииСовременный уровень развития литографической технологии дляпроизводстваКМОПСБИСзначением коэффициента–определяетсяминимальным~ 0,25 – 0,35, т. е. длянм. Обеспечение данногодостигаемымзначениедостигается одновременнымприменением таких методов улучшения разрешающей способности (ResolutionEnhancement Techniques, далее RET), как: методика коррекции оптического эффекта близости, фазосдвигающие шаблоны,16 внеосевое освещение, двойне впечатывание, применение метода иммерсии [2].При использовании ИУФЛ установки с, согласнокритерию Релея, требуемое разрешение 32 нм достигается при(< 0,4~ 0,35 – 0,3).
Увеличения разрешения можно достичь, используякоротковолновое экспонирующее излучение и объектив с большей числовойапертурой. Но увеличение разрешения будет сопровождаться сокращениемглубиныфокуса,этообъясняетсязависимостьюобратнопропорциональной квадрату числовой апертуры (1.1.3):(1.1.3)здесь– коэффициент технологического процесса (Для технологического процесса сзначениесоставляет–нанесениеслоев.нм минимальное допустимоемкм, что определяется условиямистабильного процесса ИУФЛ при известном уровненеравномерное), отличный отстекла,, на который влияет:неплоскостностьпластинполупроводника и изменения прочих технологических параметров.Основной тенденцией литографический процессов последних 15 летявляется снижениезначений (КМОП СБИС на порядок, то есть с субмикронныхмкм) до глубоко субмикронных (мкм).
Напротяжении этого времени подвергалась сомнениям сама возможностьиспользования проекционной литографии в процессе производства СБИС стакими размерными параметрами, так как расстояния, на которых расположеныэлементы фотошаблонов, меньше длины волны излучения , что приводит кдифракции света.
Данная проблема является основной для производствасубмикронных СБИС.17Рис. 1.1.2. Методы, повышающие разрешающую способность ИУФЛ18Если речь идет о проектных нормах порядка 30 – 32 нм, то сама по себеиммерсионная литография без методов повышения разрешающей способностине даст нужных результатов.
Но разработка перечисленных выше методов RET(рис. 1.1.2) позволила повысить разрешающую способность проекционнойлитографиидонеобходимогопессимистичным прогнозам,повышенияуровня,и,вопрекидля элементов СБИС варьируются на уровнеменее 1/6 длины волны излученияДлятехнологического[3].разрешенияиглубиныфокусировкивпроекционной системе изменяют форму источника излучения, создавая такназываемое внеосевое освещение, которое может быть: частично когерентным,анулярным,квадрупольным,дипольнымилидругойсложнойформы(рис. 1.1.3).
Для создания анулярного освещения (рис. 1.1.4) используют паруоптических элементов, один из которых неподвижен, второй – подвиженотносительно первого, а движение управляется электроникой в соответствии спрограммой установки.Рис. 1.1.3. Форма источника излучения определяет тип внеосевого освещенияОсобенности разработки и применения фазосдвигающих шаблонов.При использовании бинарных шаблонов – BIM (Binary IntensiveMasks) – происходит интерференция синфазных волн после их дифрагированияна соседних элементах, что приводит к частичному засвечиванию резистамежду элементами топологии (рис. 1.1.5.а). Если размеры элементов будетнеобходимо уменьшать, плотность элементов топологии будет расти, что непозволит качественно выполнить дубление из-за отсутствия должной егопроработки резиста.
Поэтому, управление освещенностью в резисте приходится19осуществлять за счет подбора необходимых интенсивности и формы источникаэлектромагнитного излучения.а) обычное освещениеб) внеосевое анулярное освещениеРис. 1.1.4. Отличие обычного освещения от внеосевого анулярного освещенияа) BIM бинарныешаблоныб) EAPSM полутоновые в) AAPSM чередующиесяшаблонышаблоныРис. 1.1.5. Принципы работы бинарных и фазосдвигающих шаблонов20Введение в проекционную систему иммерсионной ультрафиолетовойлитографии фазосдвигающих шаблонов – PSM (Phase Shift Mask) – даетвозможность контролировать фазу электромагнитного пучка [4], улучшаяразрешение до 40%.Фазосдвигающие шаблоны в зависимости от принципов работы делятсяна типы: EAPSM – полутоновые (Embedded Attenuated PSM), рис. 1.1.5.б [5] иAAPSM – чередующиеся (Alternating Aperture PSM), рис.
1.1.5.в.Для упрощения производства чередующихся фазосдвигающих шаблоновприменяют сдвиг фаз только в тех областях, где элементы топологии меньшеостальных. Использование специализированного программного обеспечения(ПО) позволяет упростить введение фазосдвигающих областей и фигуркоррекции оптического эффекта близости – OPC (Optical Proximity Correction)за счет автоматического использования оптимизационных алгоритмов [6].Топология считывается и разделяется ПО на отдельные шаблоны, причемсмежные области создаются со сдвигом в 180° по фазе, чтобы между ними невозникало конфликтов.Методвведенияфазосдвигающихэлементов,нарядусиммерсированием [2], обеспечивает значительное уменьшение габаритовтопологической схемы, а в случае, когда разность фаз составляет полпериода,значение сигнала становится нулевым.На рис. 1.1.6 продемонстрировано округление прямых углов объекта вслучае отсутствия упреждающих компенсирующих элементов на фотошаблоне(пунктиром показаны реально получаемые линии).Однако такой эффект возможен и в случае применения обращателейволнового фронта (ОВФ), например, газообразного метана под большимдавлением [7].При экспонировании наноизображения, размеры которого, равные илименьшие по отношению к предельному размеру по Рэлею-Аббе, изображениебудет претерпевать искажения, связанные с дифракционными явлениями.21а) с углами порядкаб) с углами порядкаРис.
1.1.6. Округление прямых углов объекта, в случае отсутствияупреждающих компенсирующих элементов на фотошаблонеУстранение таких дефектов обеспечивается введением упреждающихкомпенсирующих элементов на фотошаблоне (рис. 1.1.7).Явление дифракции указывает на нарушение законов геометрическойоптики и наблюдается на расстоянии от препятствияразмеры препятствия,, где– линейные– длина волны [7].На рис. 1.1.6. показаны упреждающие компенсирующие элементы нафотошаблоне.
Усиление или ослабление света при огибании волнами видимогодиапазона встреченных препятствий наблюдается при дифракции под углами, удовлетворяющими условиям (1.1.4) и (1.1.5):(1.1.4)(дифракционные максимумы),(1.1.5)(дифракционные минимумы).22Числоназываетсяпорядком дифракционногомаксимума илиминимума.а) с углами порядкаб) с углами порядкаРис. 1.1.7. Упреждающие компенсирующие элементы на фотошаблоне,пунктиром показаны реально получаемые линииЧемдальшеотвидимогоизлучениясдвигаемсявглубокийультрафиолетовый диапазон длин волн, тем больше сокращается переченьпрозрачных материалов, пока вовсе не сведется ки.
Всуществующих литографических установках используется излучение с длинойволнынм, для которого прозрачными материалами являетсясапфир[8].литографическихиактивно используют в просвечивающих шаблонах. Дляустановоксдлинойволныисточниканм прозрачным материалом является фторид кальцияизлучения.Отражательный шаблон представляет собой структуру, содержащуюотражающие и не отражающие участки, которые эквивалентны действиютрадиционного, просвечивающего шаблона (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
