Программа

краткосрочного повышения квалификации преподавателей и научных работников

высшей школы по направлению «Наноинженерия» на базе учебного курса

«Методы литографии в наноинженерии»

Цель: изучение основных методов и принципов формирования наноразмерных

структур различного назначения и факторов, определяющих их качество, с

использованием литографических процессов, теоретических законов проекционной

оптики и дифракционной теории аберраций, физико-химических основ используемых технологических материалов, принципов работы и динамики развития литографического оборудования, методов повышения разрешающей способности и современных средств моделирования литографического процесса, методов оптимизации типовых параметров литографического процесса с целью повышения его качества. Получение практических навыков работы с новейшими САПР моделирования литографических процессов.

Материал курса является основой для изучения других технологических процессов, применяемых при создании наноразмерных структур, в том числе в курсах «Технологии синтеза наноструктур», «Проектирование наносенсоров», «САПР Наносистем» и ряда других, выполнения исследовательской части курсового проекта, курсовых работ по технологии производства ЭВС и подготовки магистерской диссертации.

Категория слушателей: преподаватели, ведущие обучение по программе бакалавра/магистра по направлению «Наноинженерия»

Срок обучения: _72 часа (34 очная, 34 заочная) Форма обучения: Дистанционно-очная Режим очных занятий: _8 часов в день – 1 неделя с отрывом от работы Задачами данного курса является изучение:

o Методические аспекты преподавания курса в рамках реализации программ подготовки бакалавров/магистров по направлению «Наноинженерия»

o Применения литографического процесса в технологических процессах наноинженерии;

o Разработки маршрутного технологического процесса литографии;

o Основных законов проекционной оптики и дифракционной теории аберраций;

o Принципов формирования оптического изображения и факторов, определяющих его качество;

o Материалов и оборудования литографического процесса;

o Критериев и методов оптимизации литографического процесса;

o Структуры, состава и возможностей САПР моделирования литографических процессов;

o Применения методов повышения разрешающей способности литографии.

Требования к уровню освоения учебного курса Обучаемые должны:

Знать:

o Состав и отличительные особенности технологических операций процесса литографии;

o Параметры и методы контроля качества процесса литографии;

o Основные параметры материалов и оборудования участка литографии;

o Основы применения средств литографического моделирования.

Уметь:

o Проектировать тестовые шаблоны характеризации и оптимизации процесса литографии;

o Создавать и верифицировать модели литографических процессов для оптимизации режимов обработки материалов и работы оборудования;

o Разрабатывать и аттестовать технологические режимы литографии по параметрам воздушного изображения, глубины фокуса и параметров технологического стека, согласованных с реальной технологической структурой;

Иметь навыки:

o Разработки литографических тестовых структур;

o Планирования и проведения серии экспериментов для определения параметров модели литографического процесса;

o Использования средств моделирования литографических процессов;

o Проведения реинжиниринга существующих на предприятии литографических процессов.

Учебный курс «Методы литографии в наноинженерии» состоит из дистанционной и очной частей.

Дистанционная часть учебного образовательного курса обеспечивает слушателя необходимым объмом знаний по выбранной тематике, включая подготовку слушателя к проведению лабораторного практикума. Задача дистанционной составляющей учебного курса – подготовить слушателя к очному посещению лаборатории в Московском Государственном Техническом Университете им. Н. Э. Баумана.

В дистанционной (теоретической) части учебного курса изложены основы методов литографии в наноинженерии. Теоретическая часть учебного курса состоит из пяти лекций:

Лекция 1: Введение в теорию литографических процессов Лекция 2: Современное состояние и тенденции развития технологических операций проекционной литографии при производстве КМОП СБИС Назначение процесса литографии при получении наноразмерных структур.

Классификация видов литографических процессов. Виды литографии, использующие шаблоны: контактная литография и литография с зазором. Перспективные направления развития литографии: проекционная литография, рентгенолитография, электроннолучевая литография, ионно-лучевая литография, наноимпринт литография. Сравнительный анализ современных видов литографии.

2.1. Используемые материалы и применяемое литографическое оборудования при производстве КМОП СБИС с наноразмерными элементами Классификация используемых материалов и применяемого оборудования проекционной литографии. Классификация установок экспонирования. Структурная схема и принцип работы установок экспонирования. Динамика развития литографического оборудования ведущих мировых фирм производителей. Состав и последовательность технологических операций процесса проекционной литографии.

2.2. Формирование слоя резиста на поверхности кремниевой пластины Классификация способов подготовки поверхности кремниевой пластины. Классификация типов резистов, методов нанесения и термообработок пленки резиста.

2.3. Формирования в пленке резиста скрытого изображения (экспонирование) и его ключевые физические ограничения в части разрешающей способности Физические ограничения проекционной оптики при использовании бинарных шаблонов.

Критерий Релея для разрешения проекционной системы (дифракционный предел).

Понятия глубины фокуса и контраста изображения проекционной системы.

Математическое описание процесса формирования скрытого изображения в пленке резиста. Понятия колебательной кривой дозы вскрытия и отражательной способности резиста при экспонировании. Математическая модель изменения коэффициента отражения от структуры резист-подложка при сложной структуре последней. Проявление скрытого изображения в пленке резиста.

2.4. Основные физико-химические характеристики ДНХ-новолачных резистов Классификация применяемых в литографии резистов. ДХН-резисты. Основные технологические свойства резистов. Основные химические свойства и растворимость ДХН-резистов. Добавки, улучшающие свойства ДХН-резистов. Механизмы химических превращений в ДХН-резистах и резисты с химическим усилением.

Лекция 3: Способы повышения разрешающей способности процесса проекционной литографии Применение внеосевого освещения при экспонировании резиста. Классификация типов внеосевого освещения. Аппаратные приемы создания равномерного внеосевого освещения. Применение фазосдвигающих шаблонов. Классификация типов фазосдвигающих шаблонов. Принцип действия и особенности применения фазосдвигающих шаблонов. Эффекты в EAPSM шаблонах. AAPSM шаблоны.

Дополненный PSM. Методы двойного впечатывания скрытого изображения и варианты технологического процесса. Технические ограничения применения методов двойного впечатывания при современном уровне развития техники и технологии. Применение иммерсионных материалов при экспонировании резиста. Применение методов коррекции оптического эффекта близости. Классификация методов коррекции оптического эффекта близости. Метод коррекции оптического эффекта близости, основанный на таблицах правил (RBOPC). Разработка базиса правил, описывающего минимально допустимый набор топологических ситуаций, требующих коррекции. Метод коррекции оптического эффекта близости, основанный на моделях литографического процесса (MBOPC).

Лекция 4: Критерии оценки качества процесса проекционной литографии Построение кривых Боссунга. Понятие процессного окна, как одного из основных критериев оценки качества процесса проекционной литографии. Состав параметров и методы контроля. Контрольные карты.

Лекция 5: Современные TCAD моделирования литографических процессов и тенденции их развития Состояние рынка САПР микроэлектроники. Обзор современных TCAD моделирования литографических процессов. Математические модели и алгоритмы оптимизации процессов проекционной литографии. Математическая модель экспонирования резиста.

Закон Бугера - Ламберта – Бера. Математическая модель абсорбции света пленкой резиста. Кинетика экспонирования и проявления.

Очная (экспериментальная) часть учебного курса заключается в прохождении студентами лабораторного практикума. Все практические занятия проходят в компьютерном классе с использованием специализированного компьютерного программного обеспечения и мультимедийных средств. В рамках практических занятий по дисциплине "Методы литографии в наноинженерии" выполняется задание по разработке блока операций процесса литографии для заданного технологического оборудования и материалов. При выполнении задания проводится оптимизация параметров литографического стека, направленная на повышение качества получаемых микро- и наноразмерных структур.

Основные задания на лабораторный практикум:

- Применение логарифмической кривой дефокусировки для оценки качества воздушного изображения;

- Использование параметра «глубина фокуса» для оценки качества процесса проекционной литографии;

- Выбор оптимальной толщины резиста по колебательным кривым минимального критического размера;

- Оптимизация параметров антиотражающего покрытия по критерию минимума амплитуды стоячих волн в резисте;

Методические рекомендации по реализации учебной программы На дистанционную и очную части учебного курса отводится по 17 часов соответственно. Полное содержание лекций в электронной дистанционной части учебного курса находится на сайте nanolab.iu4.bmstu.ru. Для контроля степени освоения теоретической части учебного курса (лекций) используются контрольные вопросы.

Контрольные вопросы для проверки материала в количестве 26 вопросов 1. В чем заключаются особенности процесса литографии при получении наноразмерных структур?

2. Сформулируйте закон Мура.

3. Какие виды литографических процессов вам известны? Дайте краткую характеристику каждого из них.

4. Объясните принцип контактной литографии. Перечислите преимущества и недостатки данного вида литографии.

5. Объясните принцип проекционной литографии. Перечислите преимущества и недостатки данного вида литографии.

6. Объясните принцип рентгенолитографии. Перечислите преимущества и недостатки данного вида литографии.

7. Объясните принцип электроннолучевой литографии. Перечислите преимущества и недостатки данного вида литографии.

8. Объясните принцип SCALPEL литографии. Перечислите преимущества и недостатки данного вида литографии.

9. Объясните принцип ионно-лучевой литографии. Перечислите преимущества и недостатки данного вида литографии.

10. Объясните принцип наноимпринт литографии. Перечислите преимущества и недостатки данного метода.

11. Дайте определение понятия «воздушное изображение».

12. Для чего используется логарифмическая кривая дефокусировки?

13. Какие материалы и оборудование используются в проекционной литографии.

14. Какие типы установок экспонирования вам известны?

15. Перечислите последовательность технологических операций в маршруте проекционной литографии.

16. Какую роль играют процессы термообработок, входящие в состав блока операций литографии?

17. Сформулируйте закон Бугера - Ламберта – Бера.

18. Если более качественный резист требует более низкого минимально приемлемого значения NILS по сравнению с другим резистом, означает ли это, что резист влияет на выбор оптимальной длины волны?

19. В чем заключается подготовка поверхности кремниевой пластины перед нанесением резиста?

20. Перечислите методы нанесения пленки резиста на кремниевую пластину.

21. Расскажите об особенностях физико-химических процессах нанесения пленки резиста центрифугированием.

22. Что такое числовая апертура, глубина фокуса и контраст изображения проекционной системы?

23. Сформулируйте физические ограничения проекционной оптики при использовании бинарных шаблонов. Критерий Релея для разрешения проекционной системы.

24. Что такое колебательная кривая дозы вскрытия и отражательной способности резиста?

25. Опишите процесс проявление скрытого изображения в пленке резиста.

26. Какие параметры метрологии (CD, клин проявления или уход резиста) могут влиять на процессное окно?

«Методы литографии в наноинженерии»

Лекция 1: Введение в теорию литографических процессов Лекция 2: Современное состояние и тенденции развития технологических операций проекционной литографии при производстве

КМОП СБИС

Лекция 3: Способы повышения разрешающей способности процесса проекционной литографии Лекция 4: Критерии оценки качества процесса проекционной литографии Лекция 5: Современные TCAD моделирования литографических процессов и тенденции их развития и др. дополнительных источников информации в кол-ве – 7.

1. У. Моро Микролитография. Принципы, методы, материалы: в 2-х частях, ч.1: пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 605 с., ил.

2. Родионов Ю.А. Литография в производстве интегральных микросхем – M.:

издательство Дизайн ПРО, 1998. – 96 с., ил.

3. Борн М., Вольф Э. Основы оптики: 2-е издание: пер. с англ. – Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1973. – 721 с., ил.

4. Валиев К.А. Физика субмикронной литографии — М.: Наука, 1990. – 527 с., ил.

5. Ландсберг Г.С. Оптика. Учебное пособие: Для ВУЗов. – 6-е изд., стереот. – М.:

ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 848 с. – ISBN 5-9221-0314-8.

6. Мартынов В.В., Просий А.Д. Современная технология фотолитографии в производстве СБИС – Зарубежная электронная техника, ОАО ЦНИИ «Электроника» вып. 3-4 (437-438), 2002. – с.18-78.

7. James R. Sheats and Bruce W. Smith Microlithography: Science and Technology. Marcel Dekker, 270 Madison Ave., New York, NY 10016-0602, 1998. – 780 с. – ISBN 0-8247S250.

Полное содержание лекций в электронной дистанционной части учебного курса на сайте nanolab.iu4.bmstu.ru