超大数值孔径光刻中掩模保护膜优化及偏振像差研究

同时，通过减小源漏区的结深，抑制短沟效应。

(√)10、CMOS中，阱可为单阱(single well)、双阱(twin well)或是倒退阱(retrograde well)。

单阱工艺有一些缺点，如要达到2～3μm的深度，需要超过1050ºC的高温及长达8h的扩散时间。

这种工艺中，表面掺杂浓度最高，掺杂浓度随着深度递减。

为了降低工艺温度和时间，可利用高能离子注入将离子直接注入到想要的深度而不需通过表面扩散。

深度由离子注入的能量来决定，因此可用不同的注入能量来设计不同深度的阱。

阱中的杂质浓度峰值位于硅衬底表面，因而被称为倒退阱。

(×)二、在给出的选项中选择一个正确的序号填在题后括号中。

(每小题2分，共20分)1、德州仪器公司的科学家被视为微电子时代的先行者之一。

他发明了第一块单片集成电路，为半导体器件的微型化和集成化奠定了基础，目前这个趋势仍然在继续。

因在发明集成电路方面所取得的成就，他于2000年获得诺贝尔物理奖。

(D)A. Gordon MooreB. Robert NoyceC. William ShockleyD. Clair Kilby2、热氧化制备SiO2层时，在氧化气氛中加入氯可以使SiO2的质量得到很大改善，并可以增大氧化速率。

氯的作用主要有以下方面：钝化可动离子，特别是钠离子；增加硅中少数载流子的寿命；减少中的缺陷，提高了抗击穿能力；降低界面态密度和固定电荷密度；。

(D)A. 减少界面陷阱电荷B. 减少氧化层固定电荷C. 减少热载流子效应D. 减少硅中的堆积层错3、传统的隔离工艺有一些缺点，使得其不适合于深亚微米(小于0.25μm)工艺。

硅的高温氧化与长氧化时间造成用于沟道阻断的注入离子(对n沟道MOSFET而言，通常为硼)侵入有源区域并导致阈值电压V T偏移。

因此，横向氧化会导致有源区域的面积减小。

此外，在亚微米隔离间隔中，场氧化层的厚度明显小于生长在宽间隔中的场氧化层。

概述光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。

主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。

光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。

光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。

主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm 的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。

其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。

光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning ) 光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。

光刻工艺过程一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。

1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking）方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护）目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。

2、涂底（Priming)方法：a、气相成底膜的热板涂底。

HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染； b、旋转涂底。

缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。

目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。

3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating）方法：a、静态涂胶（Static）。

硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）；b、动态（Dynamic）。

低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。

光学光刻技术一、光学光刻光学光刻是通过广德照射用投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形画在涂有光刻胶的硅片上，通过光的照射，光刻胶的成分发生化学反应，从而生成电路图。

限制成品所能获得的最小尺寸与光刻系统能获得的分辨率直接相关，而减小照射光源的波长是提高分辨率的最有效途径。

因为这个原因，开发新型短波长光源光刻机一直是各个国家的研究热点。

除此之外，根据光的干涉特性，利用各种波前技术优化工艺参数也是提高分辨率的重要手段。

这些技术是运用电磁理论结合光刻实际对曝光成像进行深入的分析所取得的突破。

其中有移相掩膜、离轴照明技术、邻近效应校正等。

运用这些技术，可在目前的技术水平上获得更高分辨率的光刻图形。

20世纪70—80年代，光刻设备主要采用普通光源和汞灯作为曝光光源，其特征尺寸在微米级以上。

90年代以来，为了适应IC集成度逐步提高的要求，相继出现了g谱线、h谱线、I谱线光源以及KrF、ArF等准分子激光光源。

目前光学光刻技术的发展方向主要表现为缩短曝光光源波长、提高数值孔径和改进曝光方式。

二、移相掩模光刻分辨率取决于照明系统的部分相干性、掩模图形空间频率和衬比及成象系统的数值孔径等。

相移掩模技术的应用有可能用传统的光刻技术和i线光刻机在最佳照明下刻划出尺寸为传统方法之半的图形，而且具有更大的焦深和曝光量范围。

相移掩模方法有可能克服线/间隔图形传统光刻方法的局限性。

随着移相掩模技术的发展,涌现出众多的种类,大体上可分为交替式移相掩膜技术、衰减式移相掩模技术；边缘增强型相移掩模,包括亚分辨率相移掩模和自对准相移掩模；无铬全透明移相掩模及复合移相方式(交替移相+全透明移相+衰减移相+二元铬掩模)几类。

尤其以交替型和全透明移相掩模对分辨率改善最显著,为实现亚波长光刻创造了有利条件。

全透明移相掩模的特点是利用大于某宽度的透明移相器图形边缘光相位突然发生180度变化,在移相器边缘两侧衍射场的干涉效应产生一个形如“刀刃”光强分布,并在移相器所有边界线上形成光强为零的暗区,具有微细线条一分为二的分裂效果,使成像分辨率提高近1倍。

专利名称：光刻机掩模的优化方法专利类型：发明专利
发明人：王磊,王向朝,李思坤,杨朝兴申请号：CN201610077507.6
申请日：20160203
公开号：CN105573066A
公开日：
20160511
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种光刻机掩模的优化方法，该方法利用离散余弦变换将基于像素表示的掩模信息转换到频域，截取低频部分作为优化变量并将其编码为粒子，将理想图形与当前掩模对应的光刻胶像每一点差异的平方和作为评价函数，通过粒子群优化算法优化掩模图形。

本发明可以有效提高光刻系统的成像质量，具有原理简单、易于实现、收敛速度较快、优化后的掩模可制造性强的优点。

申请人：中国科学院上海光学精密机械研究所
地址：201800 上海市嘉定区上海市800-211邮政信箱
国籍：CN
代理机构：上海新天专利代理有限公司
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浸没式光刻中厚掩模类偏振像差的研究摘要：本文旨在研究浸没式光刻中厚掩模类偏振像差的影响因素及其对曝光图案的影响。

通过对影响偏振像差的因素进行分析，得出了在光刻过程中需要注意的点。

同时，通过模拟和实验的方法探究了偏振像差对曝光结果的影响，并提出了针对该问题的解决方案。

研究结果表明，厚掩模的偏振像差对曝光图案有较大的影响，但通过优化光刻参数和控制光刻条件可以显著减小该影响。

关键词：浸没式光刻；厚掩模；偏振像差；光刻参数；曝光图案一、引言浸没式光刻技术是现代半导体工艺中不可或缺的重要工艺之一，随着芯片制造工艺的不断发展，对光刻技术的要求也越来越高。

其中，厚掩模类偏振像差是影响横向分辨率和衬底偏移度的重要因素之一。

因此，研究浸没式光刻中厚掩模类偏振像差的影响因素及其对曝光图案的影响，对于提高光刻精度和图案质量具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、影响厚掩模类偏振像差的因素厚掩模类偏振像差是由厚度膜层的非均匀性引起的，通常可分为入射波前、掩模面形和光刻胶膜层非均匀度三个方面的影响因素。

2.1 入射波前光刻中的入射波前是指入射光线的几何形状和光波相位前沿遵循的固定规律，其与光刻机的设计和制造质量密切相关。

入射波前的非均匀性是导致厚掩模类偏振像差的主要原因之一。

2.2 掩模面形掩模面形也是导致偏振像差的重要因素，掩模面形的不规则性会导致光刻胶膜层的厚度变化，使得入射光线通过厚掩模时发生弯曲或偏离轨迹，从而引起偏振像差。

2.3 光刻胶膜层非均匀度光刻胶膜层的非均匀度也是厚掩模类偏振像差的重要因素之一。

光刻胶膜层厚度的不均匀会使光线在经过胶层时发生弯曲和偏移，从而引起偏振像差。

三、偏振像差对曝光结果的影响偏振像差的存在会使曝光图案在光刻薄膜层中发生弯曲和扭曲，影响图案的分辨率和形状。

在实验中，我们在不同的光刻参数下模拟了偏振像差对光刻结果的影响。

实验结果表明，偏振像差会使曝光结果的横向分辨率降低，图案失真和形状变形。

第38卷 第4期中 国 激 光V ol.38,N o.4 2011年4月CHINESE JO URNAL OF LASERS April,2011超大数值孔径光刻中掩模保护膜优化及偏振像差研究1,3 李艳秋2 刘光灿1,3周 远1长沙学院电子与通信工程系,湖南长沙4100032北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室(筹),北京1000813长沙学院光电信息技术创新团队,湖南长沙410003摘要 超大数值孔径(N A)光刻成像中,掩模保护膜上的入射光线入射角范围增大,用传统方法优化掩模保护膜难以增大斜入射光的透射率。

基于薄膜光学原理提出一种新的掩模保护膜优化方法,确保光线在整个入射角范围内的平均透射率最大。

利用琼斯矩阵方法探讨膜层的透射属性和相位特征,得到相应的琼斯光瞳来分析膜层带来的偏振像差。

结果表明,对比传统的掩模保护膜优化方法,新方法能有效提高斜入射光线的透射率,减小膜层引起的偏振像差。

新的掩模保护膜优化方法能为超大N A光刻成像的掩模保护膜设置提供必要的理论基础和技术支撑。

关键词 成像系统;偏振像差;超大数值孔径光刻;掩模保护膜;琼斯矩阵方法;薄膜光学中图分类号 T N305.7 文献标识码 A doi:10.3788/CJL201138.0407001Study on Pellicle Optimization and Polarization Aberration Induce d by Pe llicle in Hyper Numerical Ape rture LithographyZhou Yuan1,3 Li Yanqiu2 Liu Guangcan1,31Depa r t m en t of Elect r onic a nd Com m un icat ion Engin eer ing,Cha n gsha Univ er sity,Cha ngsha,Huna n410003,China2S ta te K ey La bor a tor y of Opt o Elect r o Im agin g T echnology an d System.Min ist r y of Edu ca tion,School of In for m a tion Scien ce a nd T echn ology,Beijin g Instit ute of T echnology,Beijing,100081,Chin a3Optoelectr on ic Inf or m a tion T echnology In n ova tive Resea r ch T ea m,Chan gsha Un iver sit y,Cha ngsha,Huna n410003,ChinaAbstract I n hyper numeric al aperture(NA)lithography imaging,the incident angle of imaging rays on pellicle varies in a wide range,so it is difficult to enhance the t ransmittance of oblique incidence employing the conventional pellicle opt imization methods.A novel pellicle optim ization method is developed ba sed on the film optic s theory, which maximizes the average transmittance within the whole inc ident angles range.The transmission properties and phase cha racteristics of pellicle are studied using Johns matrix representation.The c orresponding Johns pupil is obtained to analyze the polarization aberration induc ed by pellicle.The results show that,compared with thec onventional pellicle optimization m ethods,the novel method enhanc es the transmittance of oblique incidence anddecreases the pellicle induced polarization aberration more effectively.The novel method provides the essential theoretical basis and technic al support for pellicle setting in hyper NA lithography imaging.Key wo rds im aging systems;polarization aberration;hyper numerical aperture lithography;pellicle;Johns matrix representation;film optic sOCIS co des 260.0260;310.0310;160.0160;100.0100;110.3960收稿日期:2010 08 26;收到修改稿日期:2011 01 06基金项目:国家自然科学基金重点项目(60938003)、长沙学院引进人才科研启动基金(SF080102)和长沙学院光电信息技术创新团队科研基金(10700 99008)资助课题。

- 1 -光学光刻中掩模频谱研究电子与通信工程系应用物理学专业2005级一班肖学美指导老师：周远 讲师摘 要本文从频谱角度分析传统二元掩模和几种相移掩模，通过对各种掩模透过率函数进行频谱计算建立数学模型。

在此基础上利用MATLAB7.0软件设计仿真程序界面，仿真得出各种掩模的频谱。

通过比较分析各种掩模频谱，得出各自特点和优缺点。

结果表明，相对于传统二元掩模，衰减相移掩模0级衍射光减弱，1级衍射光增强；交替相移掩模和无铬掩模0级光干涉相消，为两束光干涉（±1级）。

相移掩模使参与成像的相干光光强更匹配，可显著提高成像对比度，是一种有效的分辨率增强技术。

关键词：光学光刻，相移掩模，掩模频谱，成像对比度1. 引言半导体产业已成为事关国民经济，国防建设，人民生活和信息安全的基础性，战略性产业。

在传统二元掩模技术无法满足工业发展要求条件下，作为重要的分辨率增强技术——相移掩模技术得到了很快的发展。

我国对相移掩模技术的研究才刚起步，其光掩模制造业也仅能满足国内低档产品的要求，因此对高分辨率光刻掩模进行前瞻性研究势在必行。

为了进一步研究光学光刻中的掩模频谱及相移掩模对成像对比度的影响，用实验的方法来验证或设计相移掩模显然既费时又昂贵，因而仿真模拟已成为重要的研究手段。

本设计运用MATLAB 的图形用户界面建立该仿真模型。

同时在该过程中对线条周期、透过率、线条宽度等条件变化在掩模频谱中的影响也进行了研究。

2. 数学及仿真模型的建立掩模图形为一维密集线条的光栅，透过率函数的傅里叶变换就是掩模的频谱分布，在一维条件下，光栅常数愈小谱线间隔愈大，若光栅宽度愈大，谱线愈窄，光栅分辨率愈高，根据瑞利判据可以知道一条谱线的强度极大值与另一条谱线强度的极小值重合时，两条谱线刚好能够分辨。

[16]本文就一维线空条件下对掩模的频谱进行前瞻性的分析。

在模型建立的时候用到两个特殊函数来表达掩模频谱的计算公式，他们分别是sinc 函数和梳状函数（comb 函数），sinc 函数在数学和物理上都有的重要的意义:数学上,sinc 函数和rect 函数互为傅里叶变换；物理上,单一矩形脉冲()rect t 的频谱是sinc 函数，单缝的夫琅和费衍射花样是sinc 函数。

高数值孔径投影光刻物镜波像差的自动平衡优化
徐明飞;黄玮
【期刊名称】《光学精密工程》
【年(卷),期】2015(023)008
【摘要】考虑高数值孔径(NA)投影光刻物镜视场较大、波像差分布不均匀,本文提出了一种自动优化设计方法来降低设计过程中出现的全视场最大波像差.该方法通过将一个自动调节采样视场权重的循环程序附加在光刻物镜的局部优化程序之外来自动平衡全视场的波像差,进而降低全视场的最大波像差.设计实例证明,运用该方法后光刻物镜全视场波像差的均匀性显著提高,最大波像差降低为原来的63％.该方法在光学设计软件Code V中有良好的应用效果,应用该方法不但能节省光刻物镜设计者的时间,而且会降低设计对设计者设计经验的依赖性.同时,该方法也可推广应用在其他对成像质量要求较高的光学系统设计中.
【总页数】6页(P2143-2148)
【作者】徐明飞;黄玮
【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130033
【正文语种】中文
【中图分类】TN305.7
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