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极紫外投影光刻掩模若干问题研究

作　者: 杨雄
导　师: 曹健林；金春水
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学
关键词: 极紫外投影光刻 掩模 多层膜 照明误差 缺陷
分类号: TN305.7
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


极紫外投影光刻(EUVL)是极具竞争力的新一代光刻技术,工作于13.0nm波长,理论上适用于65~30nm的数代集成电路制造。工业部门的专家普遍认为,EUVL系统最困大的挑战与风险之一在于掩模技术。EUVL掩模采用反射式,与传统的光刻掩模有许多不同之处。由于工作于极紫外波段,加之光刻的临界线宽仅有几十纳米,因此掩模基底的面形、表面粗糙度、缺陷级别以及掩模白板的多层膜等都必须达到极高的标准。通过对极紫外多层膜反射特性的分析,得到了峰值反射率、带宽和中心波长分别随粗糙度、周期厚度以及比值变化的函数关系。然后分析了由掩模引入的照明误差,得出了误差合成公式。在此基础上,根据允许掩模引入的总照明误差,给出了多层膜的峰值反射率、带宽和中心波长等三个参量必须达到的要求。该要求与ITRS关于EUVL掩模工业技术路线中的标准十分接近。研究了被溅射原子的空间分布。根据基本的余弦分布规律,建立了模拟离子束溅射镀膜系统的仿真模型。通过在离子束溅射镀膜系统上的实验研究并用仿真模型进行回归分析,给出了准确的余弦分布函数指数,最终建立能够定量计算的仿真模型。以仿真结果为指导,调整了溅射靶材的位置,在(?)140mm范围内将非均匀性从5.7%提高到4.5%。最后给出了镀膜系统的关键设计参数,此镀膜系统能够满足ITRS关于膜厚均匀性的要求。在Si片表面制备了平均直径230nm的随机单分散SiO2球,用以模拟掩模基底的缺陷。在缺陷表面沉积Mo/Si多层膜,研究了多层膜对缺陷的平滑效果。实验结果表明,虽然多层膜对缺陷具有一定的平滑作用,但不能完全满足掩模白板的生产要求,必须在多层膜沉积过程中辅助以离子束抛光。此外,简要讨论了一些缺陷检测技术的原理和可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章 绪论  11-20
  1.1 研究背景  11-18
    1.1.1 引言  11-12
    1.1.2 EUVL 掩模技术的发展历程  12-16
    1.1.3 EUVL 掩模技术发展现状  16-18
  1.2 研究目的  18
  1.3 论文的构成  18-19
  参考文献  19-20
第2章 EUVL 掩模技术概述  20-28
  2.1 引言  20
  2.2 EUVL 掩模基底  20-22
  2.3 EUVL 掩模的多层膜技术  22-24
    2.3.1 多层膜的反射光谱  22-23
    2.3.2 掩模白板的缺陷  23-24
  2.4 EUVL 掩模图形成型技术  24-25
  2.5 用于EUVL 掩模检测技术  25-26
  2.6 小结  26-27
  参考文献  27-28
第3章 多层膜与照明误差  28-46
  3.1 引言  28
  3.2 用于EUVL 掩模的多层膜  28-38
    3.2.1 极紫外波段的光学常数  28-31
    3.2.2 极紫外薄膜理论  31-35
    3.2.3 粗糙度对多层膜反射特性的影响  35-36
    3.2.4 周期厚度对多层膜反射特性的影响  36-37
    3.2.5 比值对多层膜反射特性的影响  37-38
  3.3 照明误差分析  38-43
    3.3.1 掩模反射光谱与相对照明强度  39-41
    3.3.2 掩模引入的照明误差  41-42
    3.3.3 需要实现的目标  42-43
  3.4 反射率测量装置  43-44
  3.5 小结  44-45
  参考文献  45-46
第4章 膜厚均匀性控制技术  46-65
  4.1 引言  46-47
  4.2 离子溅射理论  47-50
  4.3 被溅射原子的空间分布  50
  4.4 均匀性控制实验  50-59
    4.4.1 离子束溅射镀膜  50-51
    4.4.2 均匀性实验研究  51-59
  4.5 多层膜膜厚的测量  59-63
  4.6 小结  63-64
  参考文献  64-65
第5章 EUVL 掩模的缺陷策略  65-78
  5.1 引言  65
  5.2 EUVL 掩模的缺陷  65-68
    5.2.1 缺陷的分类  65-66
    5.2.2 缺陷的复制能力  66-67
    5.2.3 缺陷的平滑与消除  67-68
  5.3 缺陷实验研究  68-73
    5.3.1 人为制造缺陷  69-71
    5.3.2 多层膜在缺陷上的沉积实验  71-73
  5.4 缺陷检测技术  73-76
    5.4.1 掩模基底的缺陷检测  73-74
    5.4.2 掩模白板的缺陷检测  74-76
    5.4.3 吸收图形的检测技术  76
  5.5 小结  76-77
  参考文献  77-78
第6章 结束语  78-80
  6.1 研究工作总结  78-79
  6.2 创新点  79
  6.3 研究工作展望  79-80
致谢  80-81
论文发表  81-82
杨雄个人简历  82-83

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 半导体器件制造工艺及设备 > 光刻、掩膜
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