光瞳滤波技术课件

1、用光瞳滤波技术提高投影成像系统光刻分辨率研究报告人： 康西巧指导教师：陈旭南 研究员 2001/6/21一、光刻技术的发展概况二、光瞳滤波光刻技术原理三、计算机模拟四、相移滤波器的制作五、光刻曝光实验六、结束语 IC技术发展迅速 遵循摩尔定则 新产品性能、功能提高，价格降低 推动计算机、信息、网络等技术的发展 得益于 微细加工技术尤其光学光刻的不断进步 光刻成像系统像质评价的几个重要指标 分辨率 焦 深 对比度 wavefront光学光刻及其发展生产效率高、易实现高对准和套刻精度、掩模制作简单、工艺条件易掌握及良好的继承性-主流其它非光学光刻技术 极紫外光刻技术 X射线光刻技术 电子束光刻技术

2、离子束投影光刻技术传统方法 优化图形的波前工程方法相移掩模 （PSM）离轴照明 （OAI）光学邻近效应校正 （OPC） 光瞳滤波 （PF） 光瞳滤波技术现状1 光瞳滤波技术的发展1991 Hirosh.Fukuda 等将光瞳滤波技术用于光刻系统1993 T. Horiuchi 等振幅滤波结合环形照明，i线，NA 0.52，=0.6：DOF 0.8m R 0.28m Line1998 Rosemarie Hild等，振幅滤波对周期图形的改善1999 Chin C.Hsia 等, 248，NA0.55，0.8： 0.15 Line2000 Hoyoung Kang等， 250nm / 210220

3、nm hole2 光瞳滤波技术的优越性3 光瞳滤波技术的前景 Image planeLens Object+2-2+1-10Coherent lightFocal plane阿 贝 成 像 原 理空 间 滤 波 理 论Y1L1P1X1L2X2Y2L3P3Y3X3ffffP2S光栅物体经滤波仅让零频通过的成像分析0adt(x1)0T(x2/f)01H(x2/f)0T(x2/f)H(x2/f)g(x3)0a/dx2x3x2x2x1滤波器的求解计算 模拟退火算法 设计规定 光刻成像数学模型 优化设计滤波器模拟计算结果 模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm） 模拟金

4、属构件退火过程的一种算法 金 属 退 火 过 程 高温加热 粒子自由运动 逐渐降温 自由运动趋势减弱 最终形成最低能量的基态 各粒子经历：高 低能态；暂时，低 高能态 最终：稳定的基态 金属退火过程启发滤波器函数 金属粒子理想 - 实际像强：滤波函数能量 粒子能量设置参数 T ， T ， 滤波函数将收敛于最小值能量，此时，理想与实际像强差最小，即得到理想的光刻图形，并求解到相应的最优滤波器滤波器的求解计算 模拟退火算法 设计规定 光刻成像数学模型 优化设计滤波器模拟计算结果滤波器的求解计算 模拟退火算法 设计规定 光刻成像数学模型 优化设计滤波器模拟计算结果 Wafer102-1-21-1Il

5、lumination SystemPupil plane Mask Source 0S (x0 , y0) L t( , ) L1 Pin (x , y) L2 I ( ,)滤波器的求解计算 模拟退火算法 设计规定 光刻成像数学模型 优化设计滤波器模拟计算结果优化求解滤波器PH(X)/TPH(X)/TPH(X)/TPH(X)/T模拟退火过程能量与几率的变化关系T滤波函数变化：小-接受；大-随机接收概率决定滤 波 器 求 解 流 程 图是是否开 始滤 波 函 数 中 随 机 选 取 一 像 素求 出此 状 态 时 滤 波 函 数 能 量 按 接收几率更 新 此像 素 状 态，其它 不 变降 温

6、结 束T 小 于 截 止 温 度温 度 T 处 于 平 衡 态否滤波器的求解计算 模拟退火算法 设计规定 光刻成像数学模型 优化设计滤波器模拟计算结果=193nm；LW=0.1m；=0.7；NA=0.7 0.1m等间隔线条最优滤波器及加滤波器前后像强对比mCON0Phase-shift filter.2Amplitude filter1Amplitude & PhasemCONPhase onlyNext phasem0=436nm；LW=0.35m；=0.7；NA=0.4mPhase-shift filter工艺参数CON0.35m等间隔线条最优滤波器及加滤波器前后像强对比=248nm；LW

7、=0.18m；=0.7；NA=0.55mPhase-shift filter 0/4/2CON0.18m等间隔线条最优滤波器及加滤波器前后像强对比=248nm；=0.7；NA=0.65焦深和线宽的关系DOF mLW m一、光刻技术的发展概况二、光瞳滤波光刻技术原理三、计算机模拟四、相移滤波器的制作五、光刻曝光实验六、结束语抗蚀剂石英基片显影后刻蚀后 刻蚀石英基片制作相移滤波器滤波器掩模涂抗蚀剂，曝光 抗蚀剂石英基片涂抗蚀剂，曝光 显影后激光直写制作抗蚀剂相移滤波器采用数据一、光刻技术的发展概况二、光瞳滤波光刻技术原理三、计算机模拟四、相移滤波器的制作五、光刻曝光实验六、结束语一 光瞳滤波投影光

8、刻曝光实验系统照片12453实 验 系 统 构 成 示 意 图涂胶实 验 工 艺 流 程 图基片预处理前烘曝光显影清洗、吹干观测后烘图形满意是否photosum一 传统曝光图形 复合滤波曝光图形 相移滤波曝光图形相移滤波曝光图形扫描电镜照片一、光刻技术的发展概况二、光瞳滤波光刻技术原理三、计算机模拟四、相移滤波器的制作五、光刻曝光实验六、结束语 结 束 语 在部分相干光刻成像理论的基础上，深入研究光 瞳滤波提高光刻分辨率和改善焦深的物理机理 提出SA求解最优滤波器的思想，设计算法、建立 数学模型、编制软件，大量模拟及分析 制作滤波器 建立实验系统，展开光刻对比实验，取得了与模 拟相符的实验结果

9、。 创 新 点1. 部分相干理论为基础，研究光瞳滤波物理机理。2. 提出SA算法求解最优滤波器的思想，建立数学模 型，编制软件求解不同光刻条件的最优滤波器。3. 设计和采用光瞳处滤波器易于取放的投影光刻物 镜，用激光直写在抗蚀剂上制作了相移滤波器， 开展了光瞳滤波投影光刻实验，获得了与模拟计 算相符的实验结果。 一 在学期间发表的论文及专利 1.发表的论文 1 康西巧，陈旭南，罗先刚，用光瞳滤波技术改善投影光刻系 统的成像质 量，中国学术期刊文摘， Vol. 7, No.2, pp237238, 2001 2 康西巧，罗先刚，陈旭南，光瞳滤波提高投影光刻成像分辨研究，光电 工程，Vol.28, No.3, 2001（已录用） 3 陈献忠，姚汉民，李展，陈元培，罗先刚，康西巧，