Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в технологии микроэлектроники активно осуществляется переход к субмикронным размерам элементов микросхем. Одним из лимитирующих факторов при этом является ограниченная разрешающая способность фотолитографического процесса. Дальнейшее развитие микролитографии настоятельно требует перехода к использованию для формирования микроизобракения других, более кестких видов излучений, таких как рентгеновское, ультрафиолетовое, электронные и ионные пучки.
Существующие системы электронной литографии позволяют получать элементы с субмикронными размерами, вплоть до 0,1 мкм. Однако применение этого метода в крупносерийном производстве сдерживается недостаточно высокой производительностью. Необходимым для крупносерийного производства сочетанием высокой производительности и разрешающей способности потенциально обладает метод рентгеновской литографии (РЛ). Этим объясняется то внимание, t которое в последнее время уделяется исследованиям в этой обласгл крупнейшими фирмами при поддеркке государства в США, Японии, ФРГ. По мнению зарубежных экспертов, рентгеновская литография найдет практическое применение к середине 90-х годов.
Практическое использование рентгеновской литографии сдерживается следующими факторами: сложностью получения интенсивного рентгеновского излучения с низкой расходимостью, несовершенством существующих рентгеновских шаблонов, сложностью и неисследованностью процессов формирования скрытого
..- 2 -
изображения и проявления резиста.
Высокая стоимость экспериментов, отсутствие специализированных синхротронних и лазер-плазменных установок с системами фокусировки, экспонирования и совмещения, большое количество влияющих факторов настоятельно требуют для исследования физических процессов рентгеновской литографии широкого использования методов математического моделирования с применением ЭВМ. Их применение позволяет, в частности, выбирать наилучшие параметры технологических процессов и оборудования.
Важнейшими физическими процессами, ограничивающими разрешающую способность рентгеновской литографии являются дифракция рентгеновского излучения на элементах шаблона, разлет вторичных фото- и оке-электронов, проявление сформированного в резисте скрытого изображения. Поэтому весьма актуальной является разработка комплексной математической модели, адекватно отражающей влияние перечисленных факторов. Описанные в литературе модели либо не учитывают всех указанных факторов, либо содержат неоправданно сильные упрощения.
Целью работы является построение математической модели рентгенолитографического процесса, адекватно отражающей все его этапы и физические явления, определяющие разрешающую способность, а также ее реализация в виде пакета программ для сквозного моделирования РЛ-процесса.
Решение поставленной задачи включало следующие этапы: I. Разработка алгоритма расчета дифракции рентгеновского
излучения на элементах паблона.
-
Построение математической модели формирования скрытого изображения, основанной на использовании функции близости.
-
Разработка эффективного численного алгоритма для расчета функции близости.
-
Численное моделирование процосса жидкостного проявления рюнтгенорезиста.
-
Объединение перечисленных моделей и алгоритмов в рамках пакета прикладных .программ для сквозного моделирования РЛ-процесса, обладающего развитой, системой сервисных функций и меню и ориентированной на практическое использование разработчиками технологических процессов и оборудования РЛ.
-
Адаптация пакета программ для многопроцессорной вычислительной системы на основе транспьютеров, необходимая в целях существенного сокращения времени расчета с сохранением высокой точности.
Научная новизна. Впервые дано физически адекватное и
. математически корректное определение функции близости в
рентгеновской литографии. Развита модель формирования
скрытого изображения в РЛ с учетом дифракции и разлета фото-
и охе-электроноз, которая при известной функции близости
позволяет быстро и точно рассчитывать скрытое . изображение
для произвольного спектрального состава излучения, топологии
и материала подложки и маскирующего покрытия шаблона, а также
произвольного расстояния между резистом и подложкой. При атом
> необходим однократный предварительный расчет функции близости
для данной структуры резист-подложка.
Предложен и обоснован эффективный метод расчета функции близости, основанный на сочетании статистического моделирования вблизи границ раздела веществ в системе резист (многослойный резист) - подложка и аналитического продолжения решения на однородные области.
Впервые в рамках приближения локальной скорости проявления предложен алгоритм, позволяющий с контролируемой точностью рассчитывать проявленные профили резиста. Развитый алгоритм позволяет выполнять расчеты при сложной пространственной зависимости скорости проявления, включая наличие разрывов, и определять при этом ряд особенностей в форме профиля, которые не выявлялись известными методами.
Предложвнны эффективные методы распараллеливания для развитых в работе алгоритмов расчета основных этапов РЛ процесса. Это позволило использовать многопроцессорные транспьютерные системы и многократно уменьшить время расчетов.
Практическая ценность. В настоящей работе развиты еффектив^ае алгоритмы численного моделирования основных физических процессов, определяющих разрешающую способность рентгенолитографического процесса. Эти алгоритмы реализованы в виде пакета прикладных программ X - SIM, имеющего развитые сервисные функции для ввода данных, задания топологии шаблона, управления ходом моделирования и вывода результатов в удобной для конечного пользователя форме. Реализация иродложсшшх алгоритмов на многопроцессорной транспьютерной системе позволила значительно сократить необходимое для расчетов время.
Пакет 3C-SIM может быть использован технологами и разработчиками рентгеиолитографического оборудоваїшя для выбора оптимального сочетания параметров технологического процесса.
Публикации. Основные результаты проведенных исследований опубликованы в 9-Х работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, приложений и заключения. Общий объем работы /3 О листов. Она содержит Л 5~ рисунков _ и список литературы из 9О наименований.
