Разработка литографических процессов изготовления СБИС с размерами элементов меньше длины волны экспонирующего излучения
Апробация работы. Результаты работы докладывались на VIII и IX-й молодежных научно-технических конференциях «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы», (Москва, 2006, 2007), X и XI-й молодежных международных научно-технических конференциях «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы», (Москва, 2008, 2009), Х-м научно-практическом семинаре «Проблемы создания специализированных… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Современное состояние и тенденции развития проекционной литографии при изготовлении
- КМОП СБИС с размерами элементов, меньшими длины волны экспонирующего излучения
- 1. 1. Анализ физических ограничений проекционной оптики при использовании бинарных промежуточных шаблонов
- 1. 2. Обзор методов повышения разрешающей способности процесса проекционной литографии
- 1. 2. 1. Использование внеосевого освещения при экспонировании резиста
- 1. 2. 2. Особенности разработки и применения промежуточных шаблонов с фазовым сдвигом
- 1. 2. 3. Двойное впечатывание: варианты маршрутного технологического процесса, технические и технологические ограничения
- 1. 2. 4. Применение иммерсионных материалов для повышения разрешающей способности литографического процесса.'
- 1. 2. 5. Применение методов коррекции оптического эффекта близости. шаблонам
- 1. 3. 2. Анализ требований к операциям контроля промежуточных шаблонов на стадии их изготовления
- 1. 3. 3. Разработка компоновочного решения для комплекта промежуточных шаблонов по критерию минимизации стоимости с учетом особенностей используемого технологического оборудования
- 1. 4. Критерии оценки качества процесса проекционной литографии
- Глава 2. Сравнительный анализ математических моделей и алгоритмов оптимизации технологических операций процесса проекционной литографии
- 2. 1. Особенности и классификация современных литографических САПР
- 2. 2. Исследование и сравнительный анализ математических моделей высокоапертурных проекционных систем
- 2. 2. 1. Математическая модель Аббе для высокоапертурных проекционных систем
- 2. 2. 2. Математическая модель Хопкинса для высокоапертурных проекционных систем
- 2. 3. Математические модели поглощения света и проявления позитивных резистов
- 2. 3. 1. Последовательность моделирования экспонирования резиста
- 2. 3. 2. — Теоретические основы кинетики экспонирования резиста: модель Дилла
- 2. 3. 3. Математические модели проявления резиста: модели Дилла, Мака, Кима и «Notch» модель
- 2. 4. Полуэмпирические математические модели процессов литографии и травления
- 2. 4. 1. Математическое описание литографических систем с использованием полиномов на примере модели «VT5» компании «Mentor Graphics»
- 2. 4. 2. Критерии достаточности калибровочных экспериментальных данных для обеспечения стабильности и точности моделирования топологического слоя
- 3. 1. Экспериментальное определение параметров модели блока операций литографии
- 3. 1. 1. Экспериментальное определение параметров экспонирования резиста Ultra-i
- 3. 1. 2. Экспериментальное определение параметров проявления резиста Ultra
- 3. 2. Исследование и оптимизация параметров процесса i-line литографии при получении поликремневых затворных структур с размерами элементов 0,25 мкм и менее
- 3. 2. 1. Оптимизация параметров стека по колебательным кривым
- 3. 2. 2. Исследование влияния параметров внеосевого освещения на тестовые затворные структуры с размерами элементов 0,25 мкм и менее
- 3. 2. 3. Исследование влияния типа и параметров фигур коррекции оптического эффекта близости на поликремневые затворные структуры
- 3. 3. Разработка тестового шаблона отработки технологических режимов и исследования влияния параметров фигур коррекции оптического эффекта близости на поликремневые затворные структуры
- 3. 3. 1. Разработка состава тестовых структур и общей компоновки тестового ФШ
- 3. 3. 2. Разработка технических требований к фигурам контроля литографического процесса для технологического маршрута 0,25 мкм с одним уровнем поликремния
- 3. 4. Экспериментальное исследование процесса i-line литографии при получении поликремневых затворных структур с размерами элементов 0,25 мкм и менее
- 3. 4. 1. Исследование влияния параметров внеосевого освещения на тестовые затворные структуры с размерами элементов 0,25 мкм и менее
- 3. 4. 2. Исследование влияния типа и параметров фигур коррекции оптического эффекта близости на поликремневые затворные структуры
Глава 4. Разработка и внедрение методов коррекции оптического эффекта близости в процесс проектирования промежуточных шаблонов с размерами элементов менее длины волны экспонирующего излучения проекционной установки.
4.1. Разработка тестового шаблона, предназначенного для калибровки и верификации моделей литографии и травления критических слоев СБИС.
4.1.1. Разработка калибровочного и верификационного тестовых блоков
4.1.2. Оценка достаточности входных калибровочных данных для обеспечения требуемого уровня точности моделирования и возможности предсказания результатов технологического процесса для рассматриваемой топологии кристалла.
4.2. Калибровка и верификация «VT5» моделей литографии и травления.
4.2.1. Разработка процедуры определения весовых коэффициентов экспериментальных данных, используемых при разработке моделей литографии и травления.
4.2.2. Методика и результаты калибровки оптической модели для слоя поликремниевых затворов, выполненного по проектным нормам 0,25 мкм.
4.2.3. Методика и результаты калибровки модели «УТ-5» для слоя поликремниевых затворов, выполненного по проектным нормам 0,25 мкм
4.3. Верификация «VT5» моделей литографии и травления по сложным топологическим структурам.
4.4. Анализ результатов калибровки и верификации моделей.
4.5. Экспериментальная апробация разработанных методов на примере блока СОЗУ.
Анализ результатов и
выводы.
Список литературы
- Моро У. Микролитография. Принципы, методы, материалы, В 2-х т.: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 4.1. 605 е., ил.
- Валиев К.А. Физика субмикронной литографии. М.: Наука, 1990. 527 с.
- Основы субмикронной технологии: Учеб. пособие / В. А. Жабрев, В. И. Марголин, В. А. Мошников. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001. 128 с.
- Лыньков Л.М., С. Л. Прищепа. Субмикронная литография / Белорус, гос. унт информатики и радиоэлектроники, Минск: 1999. 210 с.
- Баканов Г. Ф., Петрова Г. В. Фотолитография / СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2002. 35 с.
- Маркосов М.С. EUVL, или литография по-ультрафиолетовски // Окно в микромир. Спб. 2002. Том 2, № 1 (5). С. 30−36.
- Родионов И.А. Фотолитография в ультрафиолетовом диапазоне длин волн // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2006: Сборник трудов 8-ой Всероссийской научно-технической конференции. М. 2006. С. 127−135.
- Родионов И.А. Анализ динамики развития современного оборудования проекционной литографии // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2007: Сборник трудов 9-ой Всероссийской научно-технической конференции. М. 2007. С. 210−216.
- CPL Technology // www.asml.com. URL. http://www.asml.com/asml/show.do?cbc=6843&rid=6847). (дата обращения 12.02.2010).
- Ham Y. Why EAPSM? // Photronics Technology Review. 2003. Vol. 1, Is. 4. January. 14 p.1. Kasprowicz B. Alternating Aperture Phase Shift Mask (AAPSM) // Technology Review. Vol. 1, Is. 5. 2003. February. 12 p.
- An Integrated Phase-shifting Software Solution for 1С Design to Manufacturing / H. Liu, et al. // Optical Microlithography XIII, 2000. 1354. P.1379−1382.
- Full Chip Mask Synthesis. www.synopsys.com. URL. http://www.synopsys.com/Tools/Manufacturing/MaskSynthesis/Pages/Proteus.aspx.дата обращения 05.11.2009).
- Weed Т., L. Karklin Dark-Field Double Exposure PSM Technique: A Manufacturable Approach to Phase Shifting // SEMI Technology Symposium. 2002. P. 345−361.
- Kling M. Practicing Extension of 248 DUV Optical Lithography Using Trim-Mask PSM/ M. Kling et al. // SPIE Proc. 3679−01. 1999. P. 10−17.
- Hand A. Double Patterning Wrings More From Immersion Lithography // Semiconductor International. 2007. January. 17 p.
- Родионов И.А. Методы коррекции оптических эффектов близости // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2007: Сборник трудов 9-ой Всероссийской научно-технической конференции. М. 2007. С. 174−178.
- Pierre S. Optical Proximity Correction (ОРС) // Technology Review. 2003. Vol. 1, Is. 7. 21 p.
- Stirniman J.P., Rieger M.L. Fast proximity correction with zone sampling // Proc. SPIE Microlithography. 1994. 2197. P. 294−301.
- Is Model-based Optical Proximity Correction Ready for Manufacturing? Study on 0.12 um and 0.175 um DRAM Technology / Y. Cui, et al. // Proc. SPIE Microlithography. 2002. 4691. P. 67−75.
- Hybrid OPC methodology and implementation to the correction of etch proximity / C.-H. Park, et al. // Proc. SPIE Microlithography. 2002. 4691. P. 369−376.
- Родионов И.А., Макарчук B.B. Коррекция оптических эффектов близости при проектировании микросхем // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2007. № 3. С. 30−32.
- Bossung J.W. Projection Printing Characterization // In Proc. SPIE Developments in Semiconductor Microlithography II. 1977. Vol. 100. P. 80−84.
- Optimizing i-line lithography for 0.3-um poly-gate manufacturing / Finders J. et al. // Solid State Technology. 1997. March. 8 p.
- Mack C. A. Swing curves and process window // Microlithography World. 1998. Winter. 12 p.
- Yiang Y., Serafinowicz R. Swing curve simulations to simplify process optimization // Microlithography World. 1998. Winter. 9 p.
- Sheats J. R., Smith B.W. Microlithography: science and technology // Marcel Dekker, Inc. 1998. Vol. 3. 864 p.
- Глушко A.A., Родионов И. А., Макарчук B.B. Моделирование технологии изготовления субмикронных КМОП СБИС с помощью систем TCAD // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2007. № 4. С.32−34.
- Родионов И.А. Проектирование СБИС с учетом возможностей технологического процесса // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2009: Сборник трудов 11-ой Международной научно-технической конференции. М. 2009.-С. 135−137.
- Sawicki J.D. DFM: What is it and what will it do? // Mentor Graphics. 2004. April. 6 p.
- Материалы сайта Mentor Graphics// URL. www.mentor.com. (дата обращения 20.01.2008).
- Born M., Wolf. E. Principles of Optics: 6th ed. / Pergamon Press. Oxford, United Kingdom. 1993. 986 p.
- Hopkins H.H. The Concept of Partial Coherence in Optics // Proc. Royal Soc.London. 1951. A208. P. 263−277.
- Hopkins H.H. On the Diffraction Theory of Optical Images // Proc. Royal Soc.London. 1953. A217. P. 408−432.
- Hopkins H.H. The Frequency Response of a Defocused Optical System // Proc. Royal Soc.London. 1955. A231. P. 91−103.
- Toh K.H., Neureuther A.R. Identifying and Monitoring Effects of Lens Aberrations in Projection Printing // Optical Microlithography VI, Proc. SPIE. 1987.1. Vol. 722. P. 202−209.
- Mack C. A. Designing the ultimate photoresist // OCG Microlithography Seminar. Interface '93. 1993. P. 175−191.
- Mack C.A., Connors J.E. Fundamental differences between positive and negative tone image // Optical Laser Microlithography V, Proc., SPIE. 1992. Vol. 1674. P. 328−338.
- Mack C.A. Optimization of spatial properties of illumination // Optical Laser Microlithography VI, Proc., SPIE. 1993. Vol. 1927. P. 125−136.
- Babu S.V., Barouch E. Exact solutions of Dill’s Model Equations for positive photoresist kinetics // IEEE Electron device lett. 1986. Vol. EDL-7, No. 4. P. 252−253.
- Mack C.A. Dispelling the Myths about dyed photoresist // Solid State Technology. 1988. Vol. 31, No. 1. P. 125−130.
- Mack C.A. A New Kinetic Model to Describe Photoresist Development // Journal of the Electrochemical Society. 1992. Vol. 139, No.4. P. L35-L37.
- Dammel R. Diazonaphthoquinone-Based Resists // SPIE Optical Engineering Press. 1993. 203 p.
- Mack C. A. A Comprehensive Optical Lithography Model // Optical Microlithography IV, SPIE. 1985. Vol. 538. P. 207−220.
- Graham A., Brian M., Mack C. A. Enhancing the Development Rate Model For Optimum Simulation // Advances in Resist Technology and Processing XIV, SPIE. 1996. Vol. 3049. P. 189−200.
- Dammel R. R. Theoretical Basis For A New Development Rate Model For Positive Photoresists // Journal of Photopolymer Science and Technology. 1997. Vol. 10, No. 3. P. 379−386.
- Pistor T.V. A new Photoresist Simulator from Panoramic Technology//URL. www.panoramictech.com (дата обращения 10.06.2007).
- Comparison of Simulation Approaches for Chemically Amplified Resists / A. Erdmann et al. // Proc. SPIE. 2001. Vol. 4404. P. 99−110.
- Calibration of Chemically Amplified Resist Models / J. Byers et al. // Proc. SPIE. 1996. Vol. 2724. P. 156−162.
- Modeling the impact of thermal history during post exposure bake on the lithographic performance of chemically amplified resists / B. Smith et al. // Proc. SPIE. 2001. Vol. 4345. P. 1013−1021.
- Cobb N., Zakhor A. A mathematical and CAD framework for proximity correction// SPIE. 1996. Vol. 2726. P. 208−222.
- Experimental Results on Optical Proximity Correction with Variable Threshold Resist Model / N. Cobb et al. // Optical Microlithography X, The International Society for Optical Engineering, SPIE. 1997. Vol. 3051. P. 458−468.
- Granik Y., Cobb N., Do T. Universal Process Models with VTRE for OPC // Proceedings of the 2002 SPIE Symposium on Optical Microlithography XV. 2002. Vol. 4691. P. 377−394.
- Randall J., Gangala H., Trichkov A. Lithography Simulation with Aerial Image -Variable Threshold Resist Model // Microelectronic Engineering. 1999. Vol. 46. P. 59−63.
- Granik Y. Correction for etch proximity: new models and applications // SPIE. 2001. Vol. 4346. P. 98−112.
- E. W. Conrad Model considerations, calibration issues, and metrology methods for resist-bias models // www.bu.edu. URL. http://www.bu.edu/simulation/publications/barouch/publications.html (дата обращения 17.09.2008).
- Characterization of Optical Proximity Matching for 130nm Node Gate Line Width / S. Zheng, et al. // SPIE. 2003. P. 894−905.
- Improved Modeling Performance with an Adapted Vectorial Formulation of the Hopkins Imaging Equation / K. Adam, et al. // SPIE. 2003. P. 110−126.
- Wong A. Resolution Enhancement Techniques in Optical Lithography // SPIE Press. 2001.234 р.
- Impact on OPC treatment accuracy due to illumination pupil shape deviation for110. nm target CD / S. Roy, at al. // SPIE. 2002. Vol. 4689. P. 876−883.
- Scattered light: the increasing problem for 193-nm exposure tools and beyond / K. Lai, et al. // SPIE. 2001. 4346. P. 1424−1435.
- Adam K., Neureuther A. Algorithmic implementations of domain decomposition methods for the diffraction simulation of advanced photomasks // SPIE. 2002. 4691. P. 107−124.
- Granik Y. Dry etch proximity modeling in mask fabrication // Photomask Japan. 2003. P. 86−91.
- Stirniman J., Rieger M. Spatial-filter models to describe lithographic behavior // SPIE. 1997. 3051. P. 469−478.
- Assessment of different simplified resist models / Fuard D., at al. // SPIE. 2002. 4691. P. 1266−1277.
- Dolansky C., Maurer W., Waas T. Evaluation of resist models for fast optical proximity correction // SPIE. 1998. 3236. P. 202−207.
- VT5 and TCCcalc Model Calibration / Torres J., at al. // Mentor Graphics Corporation. Application Note 0342. 2001. P 137−151.
- Full-chip Process Simulation for Silicon DRC / Sahouria E., at al. // Modeling and Simulation of Microsystems. 2000. P. 32−35.
- Fahey K.P. Methods for Measurement of Development Parameters in the Manufacturing Line for Use in Photolithography Modeling // IEEE Transactions on Semiconductor. 1996. Vol. 9, No.2. P. 182−190.
- Родионов И.А. Анализ динамики развития современного оборудования проекционной литографии // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2007: Сборник трудов 9-ой Всероссийской научно-технической конференции. М. 2007. С. 210−216.
- Thermal Properties of Positive Photoresist and their Relationship to VLSI Processing / J. M. Koyler, et al:// Kodak Microelectronics Seminar Interface '79. 1979. P. 150−165.
- Hansen S. G., Wang R.H. Using Computational Experiments and Statistics to Discover Useful Predictors of Lithographic Performance // Electrochemical Society.1993. Vol. 140, No. 1. P. 166−177.
- Characterization of Positive Photoresist / Dill F. H., et al. // IEEE Transaction on Electron Devices. 1975. ED-22, No. 4. P. 445−452.
- Skoog D. A., West D. M. Fundamentals of Analytical Chemistry // 3rd edition, Holt, Rinehart, and Winston. New York. 1976. P. 509−510.
- Shaw J. M., Frisch M. A., Dill F. H. Thermal Analysis of Positive Photoresist Films by Mass Spectrometry // IBM Jour. Res. Dev. 1977. Vol 21. P. 219−226.
- Mack C. A. Absorption and Exposure in Positive Photoresist // Applied Optics. 1988. Vol. 27, No. 23. P. 4913−4919.
- Resist Metrology for Lithography Simulation, Part 2: Development Parameter Measurements / A. Sekiguchi, et. al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography X, SPIE. 1996. Vol. 2725. 15 p.
- Thornton S. H., Mack C. A. Lithography Model Tuning: Matching Simulation to Experiment // Optical Microlithography IX, SPIE. 1996. Vol. 2726.14 p.
- A Practical Method of Extracting the Photoresist Exposure Parameters by Using a Dose-to-Clear Swing Curve / Kim H.-H., et. al. // Journal of the Korean Physical Society. 2003. Vol. 42. P. S280-S284.
- Thornton S. H., Mack C. A. Lithography Model Tuning: Matching Simulation to Experiment, part II // Optical Microlithography IX, SPIE. 1996. Vol. 2732. 7 p.
- Родионов И.А. Исследование влияния введения ОРС фигур на параметры полупроводниковых структур с размерами элементов 0,25 мкм // Наукоемкиетехнологии и интеллектуальные системы 2008: Сборник трудов 10-ой
- Международной научно-технической конференции. М. 2008. С. 115−120.
- МОП СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов / П. Антонетти и др.: Пер. с англ. М.: Радио и связь. 1988. 496 с.
- Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Materials / Steigerwald J. M., et.al. // Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2004. 337 p.
- Veendrick Ir. H.J.M. Deep-Submicron CMOS ICs, Second Edition / Kluwer academic publishers. 2000. 576 p.
- Родионов И.А., Шахнов В. А. Метод расчета значений весовых коэффициентов топологических структур для калибровки литографических моделей // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Секция: Приборостроение. 2010. Спец. выпуск: Наноинженерия. С. 150−160.
- Granik Y., Medvedev D., Cobb N. Towards standard process models for OPC // Proc. SPIE. 2007. 6520. P. 43.
- Wang C.-H. Taking image quality factor into the OPC model tuning flow // Mentor Graphics Corp (China). URL. www.mentor.com. дата обращения 26.11.2009.
- Исследование методов калибровки процессных ОРС моделей VT-5 с переменным порогом чувствительности / И. А. Родионов и др. //Микроэлектроника. 2010. Том 39, № 5. С. 1−13.
- Hung С., Wang С., Liu Q. A methodology to calibrate line-end gauge position for better modeling performance // 50th Optical Microlithography XVIII, SPIE. 2005. Vol. 5754. P. 1138−1146.
- A methodology to take LER effect into OPC modeling algorithm / Hung C., et.al. //SPIE. 2006. 6154. 8 p.
- Зав. кафедрой «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры», лектронроячлен-корр. РАН, проф. (Шахнов В.А.)
- Доцент кафедры «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры», к.т.н. (Макарчук В.В.)
- Доцент кафедры «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры «, к.т.н. —"Т7-(Власов А.И.)/?• «О Jo. 2010 г. 1. УТВЕРЖДАЮ»
- НИИСИРАН «/?/ «/^^ВшшшнЬ ЕЛ.1. V • if О Л /ff С Ж «Л^-С^.У3--?. ' Ti 2010 г.
- УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАН (НИИСИ РАН)