光瞳濾波技術(shù)課件

1、用光瞳濾波技術(shù)提高投影成像系統(tǒng)光刻分辨率研究報(bào)告人： 康西巧指導(dǎo)教師：陳旭南 研究員 2001/6/21一、光刻技術(shù)的發(fā)展概況二、光瞳濾波光刻技術(shù)原理三、計(jì)算機(jī)模擬四、相移濾波器的制作五、光刻曝光實(shí)驗(yàn)六、結(jié)束語(yǔ) IC技術(shù)發(fā)展迅速 遵循摩爾定則 新產(chǎn)品性能、功能提高，價(jià)格降低 推動(dòng)計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展 得益于 微細(xì)加工技術(shù)尤其光學(xué)光刻的不斷進(jìn)步 光刻成像系統(tǒng)像質(zhì)評(píng)價(jià)的幾個(gè)重要指標(biāo) 分辨率 焦 深 對(duì)比度 wavefront光學(xué)光刻及其發(fā)展生產(chǎn)效率高、易實(shí)現(xiàn)高對(duì)準(zhǔn)和套刻精度、掩模制作簡(jiǎn)單、工藝條件易掌握及良好的繼承性-主流其它非光學(xué)光刻技術(shù) 極紫外光刻技術(shù) X射線光刻技術(shù) 電子束光刻技術(shù)

2、離子束投影光刻技術(shù)傳統(tǒng)方法 優(yōu)化圖形的波前工程方法相移掩模 （PSM）離軸照明 （OAI）光學(xué)鄰近效應(yīng)校正 （OPC） 光瞳濾波 （PF） 光瞳濾波技術(shù)現(xiàn)狀1 光瞳濾波技術(shù)的發(fā)展1991 Hirosh.Fukuda 等將光瞳濾波技術(shù)用于光刻系統(tǒng)1993 T. Horiuchi 等振幅濾波結(jié)合環(huán)形照明，i線，NA 0.52，=0.6：DOF 0.8m R 0.28m Line1998 Rosemarie Hild等，振幅濾波對(duì)周期圖形的改善1999 Chin C.Hsia 等, 248，NA0.55，0.8： 0.15 Line2000 Hoyoung Kang等， 250nm / 210220

3、nm hole2 光瞳濾波技術(shù)的優(yōu)越性3 光瞳濾波技術(shù)的前景 Image planeLens Object+2-2+1-10Coherent lightFocal plane阿 貝 成 像 原 理空 間 濾 波 理 論Y1L1P1X1L2X2Y2L3P3Y3X3ffffP2S光柵物體經(jīng)濾波僅讓零頻通過(guò)的成像分析0adt(x1)0T(x2/f)01H(x2/f)0T(x2/f)H(x2/f)g(x3)0a/dx2x3x2x2x1濾波器的求解計(jì)算 模擬退火算法 設(shè)計(jì)規(guī)定 光刻成像數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器模擬計(jì)算結(jié)果 模擬退火算法（Simulated Annealing Algorithm） 模擬金

4、屬構(gòu)件退火過(guò)程的一種算法 金 屬 退 火 過(guò) 程 高溫加熱 粒子自由運(yùn)動(dòng) 逐漸降溫 自由運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)減弱 最終形成最低能量的基態(tài) 各粒子經(jīng)歷：高 低能態(tài)；暫時(shí)，低 高能態(tài) 最終：穩(wěn)定的基態(tài) 金屬退火過(guò)程啟發(fā)濾波器函數(shù) 金屬粒子理想 - 實(shí)際像強(qiáng)：濾波函數(shù)能量 粒子能量設(shè)置參數(shù) T ， T ， 濾波函數(shù)將收斂于最小值能量，此時(shí)，理想與實(shí)際像強(qiáng)差最小，即得到理想的光刻圖形，并求解到相應(yīng)的最優(yōu)濾波器濾波器的求解計(jì)算 模擬退火算法 設(shè)計(jì)規(guī)定 光刻成像數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器模擬計(jì)算結(jié)果濾波器的求解計(jì)算 模擬退火算法 設(shè)計(jì)規(guī)定 光刻成像數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器模擬計(jì)算結(jié)果 Wafer102-1-21-1Il

5、lumination SystemPupil plane Mask Source 0S (x0 , y0) L t( , ) L1 Pin (x , y) L2 I ( ,)濾波器的求解計(jì)算 模擬退火算法 設(shè)計(jì)規(guī)定 光刻成像數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器模擬計(jì)算結(jié)果優(yōu)化求解濾波器PH(X)/TPH(X)/TPH(X)/TPH(X)/T模擬退火過(guò)程能量與幾率的變化關(guān)系T濾波函數(shù)變化：小-接受；大-隨機(jī)接收概率決定濾 波 器 求 解 流 程 圖是是否開(kāi) 始濾 波 函 數(shù) 中 隨 機(jī) 選 取 一 像 素求 出此 狀 態(tài) 時(shí) 濾 波 函 數(shù) 能 量 按 接收幾率更 新 此像 素 狀 態(tài)，其它 不 變降 溫

6、結(jié) 束T 小 于 截 止 溫 度溫 度 T 處 于 平 衡 態(tài)否濾波器的求解計(jì)算 模擬退火算法 設(shè)計(jì)規(guī)定 光刻成像數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器模擬計(jì)算結(jié)果=193nm；LW=0.1m；=0.7；NA=0.7 0.1m等間隔線條最優(yōu)濾波器及加濾波器前后像強(qiáng)對(duì)比mCON0Phase-shift filter.2Amplitude filter1Amplitude & PhasemCONPhase onlyNext phasem0=436nm；LW=0.35m；=0.7；NA=0.4mPhase-shift filter工藝參數(shù)CON0.35m等間隔線條最優(yōu)濾波器及加濾波器前后像強(qiáng)對(duì)比=248nm；LW

7、=0.18m；=0.7；NA=0.55mPhase-shift filter 0/4/2CON0.18m等間隔線條最優(yōu)濾波器及加濾波器前后像強(qiáng)對(duì)比=248nm；=0.7；NA=0.65焦深和線寬的關(guān)系DOF mLW m一、光刻技術(shù)的發(fā)展概況二、光瞳濾波光刻技術(shù)原理三、計(jì)算機(jī)模擬四、相移濾波器的制作五、光刻曝光實(shí)驗(yàn)六、結(jié)束語(yǔ)抗蝕劑石英基片顯影后刻蝕后 刻蝕石英基片制作相移濾波器濾波器掩模涂抗蝕劑，曝光 抗蝕劑石英基片涂抗蝕劑，曝光 顯影后激光直寫(xiě)制作抗蝕劑相移濾波器采用數(shù)據(jù)一、光刻技術(shù)的發(fā)展概況二、光瞳濾波光刻技術(shù)原理三、計(jì)算機(jī)模擬四、相移濾波器的制作五、光刻曝光實(shí)驗(yàn)六、結(jié)束語(yǔ)一 光瞳濾波投影光

8、刻曝光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)照片12453實(shí) 驗(yàn) 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 示 意 圖涂膠實(shí) 驗(yàn) 工 藝 流 程 圖基片預(yù)處理前烘曝光顯影清洗、吹干觀測(cè)后烘圖形滿(mǎn)意是否photosum一 傳統(tǒng)曝光圖形 復(fù)合濾波曝光圖形 相移濾波曝光圖形相移濾波曝光圖形掃描電鏡照片一、光刻技術(shù)的發(fā)展概況二、光瞳濾波光刻技術(shù)原理三、計(jì)算機(jī)模擬四、相移濾波器的制作五、光刻曝光實(shí)驗(yàn)六、結(jié)束語(yǔ) 結(jié) 束 語(yǔ) 在部分相干光刻成像理論的基礎(chǔ)上，深入研究光 瞳濾波提高光刻分辨率和改善焦深的物理機(jī)理 提出SA求解最優(yōu)濾波器的思想，設(shè)計(jì)算法、建立 數(shù)學(xué)模型、編制軟件，大量模擬及分析 制作濾波器 建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，展開(kāi)光刻對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取得了與模 擬相符的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

9、。 創(chuàng) 新 點(diǎn)1. 部分相干理論為基礎(chǔ)，研究光瞳濾波物理機(jī)理。2. 提出SA算法求解最優(yōu)濾波器的思想，建立數(shù)學(xué)模 型，編制軟件求解不同光刻條件的最優(yōu)濾波器。3. 設(shè)計(jì)和采用光瞳處濾波器易于取放的投影光刻物 鏡，用激光直寫(xiě)在抗蝕劑上制作了相移濾波器， 開(kāi)展了光瞳濾波投影光刻實(shí)驗(yàn)，獲得了與模擬計(jì) 算相符的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 一 在學(xué)期間發(fā)表的論文及專(zhuān)利 1.發(fā)表的論文 1 康西巧，陳旭南，羅先剛，用光瞳濾波技術(shù)改善投影光刻系 統(tǒng)的成像質(zhì) 量，中國(guó)學(xué)術(shù)期刊文摘， Vol. 7, No.2, pp237238, 2001 2 康西巧，羅先剛，陳旭南，光瞳濾波提高投影光刻成像分辨研究，光電 工程，Vol.28, No.3, 2001（已錄用） 3 陳獻(xiàn)忠，姚漢民，李展，陳元培，羅先剛，康西巧，