限角散射电子束光刻的Monte Carlo模拟

摘要

本论文主要工作是利用MonteCarlo方法模拟了在电子束光刻中电子穿越掩模的过程和电子在抗蚀剂和衬底中的散射过程。在电子穿越掩模的模拟中，利用介电函数模型解决了以前各种模型存在的问题，根据模拟结果得到：散射体的厚度对衬度的影响较大(散射体的厚度越大衬度越高)，而支撑薄膜对衬度的影响较小；提高入射电子的能量会增加入射电子的透射率，但衬度会减小。通过对邻近效应和低能电子光刻的模拟，得到：高入射电子能量、低原子序数的衬底和薄抗蚀剂可以提高刻蚀图形的分辨率。最后介绍了邻近效应的修正方法。 绪论部分主要回顾了光刻技术及电子束光刻理论模型的发展历史。因波长的限制，100nm特征线宽的图形是常规光刻技术的刻蚀极限，在文中介绍了几种可以突破此极限限制的光刻技术。在这几种光刻技术中，电子束光刻，特别是限角电子束光刻以其高分辨率、高效率、低成本等优势成为下一代光刻技术的最有力候选者。 第二章主要介绍了电子与物质相互作用的散射理论，MonteCarlo方法模拟电子散射的步骤以及层间电子步长的修正方法。介绍了描述弹性散射的屏蔽Rutherford公式和Mott截面，描述非弹性散射的CSDA模型、直接MonteCarlo方法和介电函数方法，并说明了不同模型的适用范围。 第三章模拟了电子穿越掩模的过程。本章中定义了透射率和透射电子衬度等概念，并且分别利用直接MonteCarlo方法和介电函数方法模拟了电子穿越掩模后的角度分布、损失能量分布、衬度等。分析了传统的CSDA模型的缺点和直接MonteCarlo方法的不完善之处。最后分析了不同的入射条件对电子穿越掩模性质的影响。 第四章模拟了电子在抗蚀剂和衬底中的散射过程。首先介绍了入射电子与抗蚀剂(PMMA)分子发生作用的原理和光刻的基本过程。定义了邻近效应，解释了邻近效应产生的原因，应用改进的CSDA模型对邻近效应进行了模拟。根据沉积能量的分布，分析了不同条件对邻近效应的影响。用Mott截面和介电函数模型模拟了低能电子光刻的过程。 第五章中先介绍了几种对邻近效应修正的方法，重点介绍了图形改正方法和图形区密集度图方法。我们以三高斯形式的邻近函数为基础对修正的方法进行了拓展，并得到了较理想的结果。 第六章总结了论文的主要工作以及几点创新之处，对下步工作提出了展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章Monte Carlo模型

第三章电子穿越多层掩模的Monte Carlo模拟

第四章抗蚀剂中沉积能量的分布及邻近效应的模拟

第五章邻近效应的修正

第六章总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表和待发表的论文

致谢