接近式曝光图形复制的计算机辅助分析与工艺优化

论文摘要

接近式光刻是运用比较长久、技术成熟的一种光学曝光方式,但是在实际的批量生产的过程中有很多因素会影响到光刻后图形质量,导致图形失真。如光刻机的光源、硅片与掩模版之间的间隙、硅片表面光刻胶的分布均匀性等因素以及工艺的控制等。首先对佳能PLA-501接触/接近式光刻机的光路部分介绍,并从原理上对该光刻机的光路进行分析,计算出硅片表面光强分布情况。然后对间隙机构完成间隙设定的每一步都做了详细的介绍,对间隙设定误差从概率上进行了理论估算。针对基于佳能PLA-501光刻机做接近式光刻之后的图形质量进行了分析。分析了影响接近式光刻图形复制误差的因素。并相应地做了大量的实验,从实验数据得出了各种因素对光刻线宽的影响情况:硅片与掩模版之间的间隙越大,则接近式光刻后的线宽就越大;光强分布不均匀会影响到光刻后线宽的均匀性;硅片上的胶厚均匀性也会影响到光刻后线宽的均匀性。通过对接近式光刻中影响复制后图形失真的各种因素的分析和实验得出的结论:硅片与掩模版之间的间隙对线宽的影响最明显,所以保证间隙的均匀性和重复性对提高光刻线宽和均匀性是至关重要的,所以在间隙机构方面作出改进对关键部件:平行校准齿轮和真空离合器进行了改善,并且在校平方式上也做了一些改进;其次是有四台光刻机的光强均匀性不好会影响到光刻后线宽的均匀性,所以在光路方面做了一点小的设备改造,通过改进之后这几台光刻机的光强均匀性都得到了大大的提高;最后是对胶厚不均匀的4#匀胶机进行了改造,使得所有匀胶轨道的胶厚均匀性都在4%以下。工艺方面在控制上增加了光刻曝光的首片检验的步骤来提早发现设备发生故障引起光刻后线宽不好的情况并能够及时处理;在工艺优化上为了得到更好的光刻线宽,降低了接近式光刻的曝光能量的设定值,增加一步等离子去胶将底膜去掉,这样大大提高了光刻之后图形的质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光刻技术的现状和发展方向
• 1.1.1 现代光学技术
• 1.1.2 传统光学光刻的极限及下一代光刻技术
• 1.2 论文的主要工作
• 1.3 小结
• 第二章 佳能 PLA-501 光刻机的研究
• 2.1 简述
• 2.2 佳能 PLA-501 光刻机的简单介绍
• 2.2.1 光源
• 2.2.2 套刻精度
• 2.2.3 自动传片装置
• 2.2.4 间隙机构
• 2.3 佳能 PLA-501 光刻机光路部分
• 2.3.1 光路原理
• 2.3.2 到达掩膜版的部分相干光的分析
• 2.3.3 数值的计算机模拟结果与实验验证
• 2.3.4 小结
• 2.4 佳能 PLA-501 光刻机 GAP 平台的研究
• 2.4.1 间隙机构工作原理
• 2.4.2 间隙机构完成间隙设定的过程
• 2.4.3 间隙机构的间隙设定误差分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于佳能 PLA-501 的接近式曝光的计算机辅助分析
• 3.1 影响曝光后图形线宽的因素
• 3.1.1 曝光能量与线宽之间的关系
• 3.1.2 间隙变化与线宽之间的关系
• 3.1.3 接近间隙量与光刻分辨率
• 3.2 负性光刻胶的性能
• 3.2.1 光刻胶与曝光量
• 3.2.2 显影之后的变化
• 3.2.3 弱曝光情况下求解、分析
• 3.3 对光刻线宽影响因素的实验及分析
• 3.3.1 曝光间隙对曝光之后线宽的影响
• 3.3.2 影响接近式曝光线宽的其他因素
• 3.4 本章小结
• 第四章 设备改进以及工艺优化
• 4.1 针对佳能 PLA-501 光刻机的改进
• 4.1.1 光路方面的调整
• 4.1.2 间隙机构的重复性的保证
• 4.1.3 胶厚分布不均匀的改善
• 4.2 接近式曝光工艺控制的改进及工艺优化
• 4.2.1 工艺控制的改进
• 4.2.2 接近式曝光工艺的优化
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 本论文的研究总结
• 5.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果