Численное моделирование формирования изображения в проекционной фотолитографии

• Автор: Рыжикова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1: Проекционная оптическая литография и формирование изображения (обзор литературы)
1.1 Проекционная оптическая литография
1.2 Маски для оптической литографии
1.3 Основные проблемы фотолитографии
1.4 Оптическая литография без маски: фотолитографические системы с пространственным модулятором света
1.5 Литография без маски на дискретном зеркальном устройстве фирмы
Texas Instruments
1.6 Литография на периодической структуре из зонных пластин
1.7 Технология производства электрически управляемых микрозеркал
(MEMOS)
1.8 Численное моделирование и анализ - прямая и обратная задачи
оптической литографии
1.9 Основные характеристики оптической проекционной литографии
1.10 Общая схема оптической проекционной литографии
ВЫВОДЫ
Глава 2: Формирование изображения при частично-когерентном
освещении: аналитическое исследование
2.1 Постановка задачи о формировании изображения
2.2 Формирование изображения при частично-когерентном освещении
2.3 Спектр функции пропускания маски
2.4 Когерентный импульсный отклик оптической системы
2.5 Пример численного расчета изображения маски
ВЫВОДЫ
Глава 3: Сравнение характеристик изображений в проекционной фотолитографии

3.1 Алгоритм численного моделирования формирования изображения
3.2 Определение критических размеров элементов изображения
3.3 Оптический контраст изображения для бинарных и фазовых масок
ВЫВОДЫ
Глава 4: Фазово-растровые маски: способ построения и расчет изображений
4.1 Введение
4.2 Построение фазово-растровой маски
4.3 Результаты численного моделирования
ВЫВОДЫ
Глава 5: Формирование изображения в литографии без масок
5.1 Постановка задачи о формировании изображения в оптической
литографии с микрозеркалами
5.2 Аналитическое решение граничной задачи
5.3 Результаты численного моделирования
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Введение

Актуальность
Задача о формировании изображения в оптической системе в настоящее время является актуальной в связи с развитием микроэлектронной технологии [1], где для получения структуры интегральных полупроводниковых микросхем (ИС) широко используется оптическая литография (фотолитография) [1-5]. Литографический процесс определяет минимальный (критический) размер элементов на полупроводниковом кристалле и степень интеграции микросхемы, а значит её размеры и быстродействие при эксплуатации. Отметим, что существуют различные технологии литографии [4-8], но в серийном производстве ИС в основном используется проекционная фотолитография.
Численное моделирование формирования изображения относится к задачам, которые решаются при создании и исследовании новых оптических систем [9-10]. Моделирование фотолитографических процессов широко используется в полупроводниковом производстве [11-15], а также с целью изучения новых методик получения высокого разрешения, поиска наилучших конфигураций фазосдвигающих масок при заданных фиксированных параметрах (длины волны Л, числовой апертуры ЫА, степени когерентности сг) [12, 16-19].
С помощью численного моделирования процесса формирования изображения в фотолитографии можно осуществлять оптимальный выбор режима работы (т.е. такого режима освещения, параметров оптической системы и типов фотошаблонов (бинарных, фазовых, фазово-растровых), которые обеспечат наилучшее качество изображения). Применение фазовых масок позволяет улучшить характеристики изображения, такие как оптический контраст и пространственное разрешение [5, 16, 18].
Более перспективными и функционально гибкими являются фазоворастровые маски (ФРМ) [20]. Они позволяют получить любое физически допустимое распределение эффективного коэффициента пропускания от

Фрау У) = j7' (X,y,t)dt, (1.1)

где I‘(x,y,t) - распределение интенсивности света на подложке, а Т- время экспозиции.
Отметим, нто в [49] исследование производилось для микролинз, имеющих форму эллипсоидов, что демонстрирует возможность получения распределения освещенности для микроструктуры произвольной формы в литографии на основе ДЗУ.
1.6 Литография на периодической структуре из зонных
пластин
В Массачусетском технологическом институте (МТИ) авторы работ [50-51] рассматривают интересную версию фотолитографической технологии на периодической структуре из зонных пластин {Zone-Plate-Array Lithography (ZPAL)), в которой, массив из высокоапертурных зонных пластин освещается лазерным источником света. В результате формируется ряд сильно сфокусированных пятен на поверхности подложки, покрытой слоем фоторезиста. Интенсивность света в каждом пятне управляется элементом на пространственном модуляторе света (ПМС). Подложка, движение которой синхронизовано с образцом на ПМС, сканируется с высокой точностью. Таким образом, образцы с высоким разрешением печатаются в виде огромных параллельных поточечных матриц. Схема литографии на периодической структуре из зонных пластин (ЛПСЗП) показана на рис. 1.9.
Световой пучок от лазера проходит через коллимирующую линзовую систему (в простейшем случае пространственный фильтр) и попадает на пространственный модулятор света, который расщепляет падающую плоскую волну на ряд малых составляющих, каждая из которых, преобразуясь проекционной системой, освещает одну зонную пластину из общего массива. Здесь в качестве оптической проекционной системы