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为了满足超大规模集成电路特征尺寸不断缩小的要求,激光投影光刻技术得到了迅速发展,而不断提高光刻分辨率正是光刻技术发展的核心。
针对在目前光刻研究中投影透镜材料选择单一,进而出现色差并对光刻性能产生不利影响的问题,本文首先描述了在建立激光线宽对光刻过程的影响的模型过程中所使用的方法。然后在建立激光线宽影响的模型中把成像透镜产生的色差和实际激光光谱相结合,最后使用PROLITH软件对激光线宽对空间像的临界尺寸,焦深,曝光宽容度的影响进行模拟,在孤立线和半孤立线条尺寸在160nm到300nm的范围内完成研究。实验结果表明了光刻过程中增加激光线宽使空间成像质量变差,较大的线宽也导致了曝光宽容度的损失。介绍了一种压缩激光线宽的方法及原理,并且利用此方法对XeF激光进行了压缩线宽实验,得到了较理想的实验结果。
在当今光刻中集成电路的特征尺寸接近曝光系统的理论分辨率极限,光刻后硅片表面成像将产生明显畸变,导致光刻图形质量严重下降。面对这样的挑战,为了推进光刻技术的极限和延长光刻技术的寿命,业内提出了一系列分辨率增强技术。
本文系统地讨论了光学光刻中的离轴照明技术、次分辨率辅助图形技术和相移掩模技术。分析了其原理,主要从改善光刻分辨率、增大焦深、提高光刻成像质量等方面进行了讨论,首先用仿真软件在不同的条件下分别对这三种分辨率增强技术进行了模拟分析,然后对不同的分辨率增强技术的结合使用进行了研究。研究结果表明,相对于传统照明,离轴照明不但增大了焦深,还增大了空间像的归一化的像边缘对数斜率NILS和对比度,提升了成像质量。离轴照明技术和次分辨率辅助图形的结合使用,可以显著提高100纳米以上图形线条的光刻分辨率,能够增大工艺窗口。进一步将三种技术结合使用,增加了相移掩模技术以后,给焦深和成像质量都带来了较大的改善,并且试图寻找出针对某一种线条的最佳的分辨率增强技术搭配使用方案。
此外,准分子激光的光束质量在很大程度上也能够影响光刻机的性能,本文对在准分子激光投影光刻系统的研制开发及微结构加工工艺的研究的实际工作中所遇到的准分子激光光束质量指标进行了详细分析,并且采用了一整套光束诊断手段对TOL型XeF激光器进行了测试评价。