ArF浸没式光刻技术研究及光刻仿真辅助设计软件开发

摘要

本文通过研究ArF浸没式光学系统、掩模、工件台系统对光刻性能的影响，在国内首次系统地研究了ArF浸没式光刻技术。同时，成功地开发出了国际商品软件不具有的、国内第一款光刻仿真软件(MicroCruiser)，并且已经获得国家版权局的计算机软件著作权保护。 首先，针对不同的曝光图形、在不同的照明方式及掩模类型下，研究了投影物镜的数值孔径和照明相干因子对抗蚀剂成像、线宽变化、焦深的影响。在研究过程中，综合运用瑞利公式、Prolith、自主开发软件MicroCruiser2.0以及三束成像理论，对大数值孔径条件下的焦深极值现象，给出了详尽的解释。同时，在整个曝光场内，研究了由像差(设计、制造、装调像差的总和)引起的像空间偏移。结果表明：如果仅仅控制波象差均方根，并不能得到较好的光刻性能。Zernike系数如何组合，才是控制像差对光刻性能影响的关键所在。 其次，针对不同的掩模结构，分别研究了传统掩模的掩模偏差(Maskbias)、相移掩模的透过率偏差(TransmittanceError)、相移掩模的相位偏差(PhaseError)以及工件台同步精度对线宽均匀性的影响。结果表明，如果掩模台、承片台的运动标准偏差小于6nm，并且掩模偏差小于1nm，相位偏差小于1°，透过率偏差小于1％，线宽变化量可以控制在10％以内。 最后，综合研究了ArF浸没式光学系统、模板、工件台系统对像空间偏移、线宽变化等光刻性能的影响。结果表明，在获取相同的光刻性能时，各分系统公差分配的协同设计组合有多种可选择的方案。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1半导体产业的发展及其在国民经济中的地位

1.2光学光刻技术的发展及国内外现状

1.3光学光刻仿真技术的发展及国内外现状

1.4本研究的目的及意义

1.5本论文的特色及内容安排

第二章光学系统对光刻性能影响的研究

2.1引言

2.2投影物镜数值孔径及照明系统相干因子对焦深的影响

2.2.1传统照明下,投影物镜数值孔径及照明系统相干因子对焦深的影响

2.2.2环形照明下,投影物镜数值孔径及照明系统相干因子对焦深的影响

2.2.3四极照明下,投影物镜数值孔径及照明系统相干因子对焦深的影响

2.3像差对曝光图形空间偏移(PD：Pattern Di splacement)的影响

2.4本章小结

第三章掩模及工件台同步精度对光刻性能影响的研究

3.1引言

3.2工件台同步精度及传统掩模的模板偏差(Mask Bias)对线宽均匀性(CD uniformity)的影响研究

3.3工件台同步精度及衰减型相移掩模的透过率偏差(Transmittance Error)及相位偏差(Phase Error)对线宽均匀性(CD uniformity)的影响研究

3.4工件台同步精度及交替型相移掩模的相位偏差(Phase Error)对线宽均匀性(CDuniformity)的影响研究

3.5本章小结

第四章综合考虑各分系统对光刻性能的影响

4.1引言

4.2传统照明条件下，光学、掩模、工件台系统对光刻性能的影响

4.3环形照明条件下，光学、掩模、工件台系统对光刻性能的影响

4.4四极照明条件下，光学、掩模、工件台系统对光刻性能的影响

4.5本章小结

第五章光刻仿真辅助设计软件Mi croCrui ser

5.1引言

5.2光刻仿真辅助设计软件Mi croCrui ser的功能、特点

5.3光刻仿真辅助设计软件Mi croCrui ser的详细设计

5.3.1引言

5.3.2程序系统的结构

5.3.3程序1(照明系统生成器)设计说明

5.3.4程序2(像差生成器)设计说明

5.3.5程序3(DOF Martix生成器)设计说明

5.4本章小结

第六章本课题可持续研究展望

6.1引言

6.2传统ArF光刻延展至65nm节点的可行性研究

6.3浸没式ArF光刻延展至45nm节点的可行性研究

6.4本章小节

第七章本课题总结

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的文章

攻读硕士期间获得的计算机软件著作权

中英文对照表

致谢

图表说明

论文答辩说明及关于论文使用授权说明