光瞳濾波技術

用光瞳濾波技術提高投影成像系統(tǒng)光刻分辨率研究報告人：

康西巧指導教師：陳旭南研究員

2001/6/21一、光刻技術的發(fā)展概況二、光瞳濾波光刻技術原理三、計算機模擬四、相移濾波器的制作五、光刻曝光實驗六、結束語

IC技術發(fā)展迅速

遵循摩爾定則

新產品性能、功能提高，價格降低

推動計算機、信息、網絡等技術的發(fā)展

得益于

微細加工技術尤其光學光刻的不斷進步

光刻成像系統(tǒng)像質評價的幾個重要指標

分辨率

焦深

對比度

wavefront光學光刻及其發(fā)展生產效率高、易實現(xiàn)高對準和套刻精度、掩模制作簡單、工藝條件易掌握及良好的繼承性---主流其它非光學光刻技術極紫外光刻技術

X射線光刻技術

電子束光刻技術

離子束投影光刻技術傳統(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）光學鄰近效應校正（OPC）光瞳濾波（PF）光瞳濾波技術現(xiàn)狀

1光瞳濾波技術的發(fā)展1991Hirosh.Fukuda等將光瞳濾波技術用于光刻系統(tǒng)1993T.Horiuchi等振幅濾波結合環(huán)形照明，i線，NA0.52，σ=0.6：DOF0.8μmR0.28μmLine1998RosemarieHild等，振幅濾波對周期圖形的改善1999ChinC.Hsia等,λ248，NA0.55，σ0.8：0.15Line2000HoyoungKang等，250nm/210—220nmhole2光瞳濾波技術的優(yōu)越性3光瞳濾波技術的前景主要研究內容

理論分析光瞳濾波提高光刻分辨率的物理機理

研究濾波器設計原理，提出設計理論，給出算法，建立數(shù)學模型，進行模擬計算設計制作濾波器

建立光刻系統(tǒng)，開展曝光實驗，對比分析一、光刻技術的發(fā)展概況二、光瞳濾波光刻技術原理三、計算機模擬四、相移濾波器的制作五、光刻曝光實驗六、結束語

ImageplaneLens

Object+2-2+1-10CoherentlightFocalplane阿貝成像原理空間濾波理論Y1L1P1X1L2X2Y2L3P3Y3X3ffffP2S光柵物體經濾波僅讓零頻通過的成像分析0adt(x1)0T(x2/λf)01H(x2/λf)0T(x2/λf)H(x2/λf)g(x3)0a/dx2x3x2x2x1ShortwaveOPCOAIPSMHighNA

PF

Wafer(

＇,

＇)102-1-21-1IlluminationSystemPupilplane(x,y)Mask(

,

)

Source(x0,y0)0投影光刻成像系統(tǒng)示意圖S

LtL1PinL2ItraditionWavefront相干成像非相干成像部分相干成像一、光刻技術的發(fā)展概況二、光瞳濾波光刻技術原理三、計算機模擬四、相移濾波器的制作五、光刻曝光實驗六、結束語濾波器的求解計算

模擬退火算法

設計規(guī)定

光刻成像數(shù)學模型

優(yōu)化設計濾波器模擬計算結果★

模擬退火算法（SimulatedAnnealingAlgorithm）模擬金屬構件退火過程的一種算法★

金屬退火過程高溫加熱粒子自由運動逐漸降溫自由運動趨勢減弱最終形成最低能量的基態(tài)★

各粒子經歷：高低能態(tài)；暫時，低高能態(tài)最終：穩(wěn)定的基態(tài)

金屬退火過程啟發(fā)濾波器函數(shù)

金屬粒子理想-實際像強：濾波函數(shù)能量

粒子能量設置參數(shù)T，T

，濾波函數(shù)將收斂于最小值能量，此時，理想與實際像強差最小，即得到理想的光刻圖形，并求解到相應的最優(yōu)濾波器★★★濾波器的求解計算

模擬退火算法

設計規(guī)定

光刻成像數(shù)學模型

優(yōu)化設計濾波器模擬計算結果設計規(guī)定BBADDCCAAAC(1)(2)(3)(4)將約束（1）--（4）轉化為一求和形式的目標函數(shù):其中：濾波器的求解計算

模擬退火算法

設計規(guī)定

光刻成像數(shù)學模型

優(yōu)化設計濾波器模擬計算結果

Wafer102-1-21-1IlluminationSystemPupilplane

Mask

Source

0S(x0,y0)Lt(

,

)

L1Pin(x,y)

L2I(

',

')濾波器的求解計算

模擬退火算法

設計規(guī)定

光刻成像數(shù)學模型

優(yōu)化設計濾波器模擬計算結果優(yōu)化求解濾波器PH(X)/TPH(X)/TPH(X)/TPH(X)/T模擬退火過程能量與幾率的變化關系T濾波函數(shù)變化：小----接受；大----隨機接收概率決定濾波器求解流程圖是是否開始濾波函數(shù)中隨機選取一像素求出此狀態(tài)時濾波函數(shù)能量

按接收幾率更新此像素狀態(tài)，其它不變降溫

結束T小于截止溫度溫度T處于平衡態(tài)否濾波器的求解計算

模擬退火算法

設計規(guī)定

光刻成像數(shù)學模型

優(yōu)化設計濾波器模擬計算結果λ=193nm；LW=0.1μm；σ=0.7；NA=0.7

0.1μm等間隔線條最優(yōu)濾波器及加濾波器前后像強對比μmCON0Phase-shiftfilterπ.2Amplitudefilter1Amplitude&PhaseμmCONPhaseonlyNextphaseμmπ0λ=436nm；LW=0.35μm；σ=0.7；NA=0.4μmPhase-shiftfilter工藝參數(shù)CON0.35μm等間隔線條最優(yōu)濾波器及加濾波器前后像強對比λ=248nm；LW=0.18μm；σ=0.7；NA=0.55μmPhase-shiftfilter

0π/4π/2πCON0.18μm等間隔線條最優(yōu)濾波器及加濾波器前后像強對比λ=193nm；LW=0.2μm；σ=0.6；NA=0.7π01.2AmplitudefilterPhase-shiftfilter0.2μm點孔復合濾波器及加濾波器前后像強對比μmμm10.4ContourmapContourmapπ0CONCONμmμmPhase-shiftfilter0.35μm拐角相移濾波器及加濾波器前后像強對比π0CONContourmapContourmapCONμmμmμmμmλ=365nm；LW=0.35μm；σ=0.7；NA=0.5λ=248nm；σ=0.7；NA=0.65焦深和線寬的關系DOF

μmLW

μm一、光刻技術的發(fā)展概況二、光瞳濾波光刻技術原理三