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基于记录介质中Talbot效应的光刻图形空间频率倍频方法研究
结题报告
批准号:
61505173
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
李森森
依托单位:
学科分类:
F0501.光学信息获取、显示与处理
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
董小鹏、王晓忠、林敏、赖博文、苏火强
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中文摘要
半导体产业的发展需要光刻技术不断地提高光刻分辨率。作为光刻技术32nm技术节点主流解决方案的双重图形技术是一类通过倍频光刻图形空间频率来提高光刻分辨率的技术。现有的具体实现方法普遍存在可实施性不强的问题。基于此,本项目提出采用两步法技术,利用记录介质中Talbot效应和双重曝光叠加,必要时结合网格设计方案实现光刻图形空间频率倍频的新方法。该方法采用浸没式干涉光刻系统对正性光致抗蚀剂进行第一次曝光,显影后获得高分辨率的基频光刻图形;采用波长小于基频光刻图形节距与记录介质折射率乘积的单色平行光垂直入射进行第二次曝光,显影后可实现基频光刻图形空间频率的二倍频、三倍频或更高倍频,能够满足32nm及以下技术节点的要求。该方法具有以下优点:工艺相对简单,与原有的干涉光刻技术兼容性良好,容易实现;记录介质同时起到Talbot效应浸没式光刻技术中高折射率浸没液体的作用,因而能够有效地实现高分辨率倍频。
英文摘要
The development of semiconductor industry greatly depends on the development of photolithography technology, requiring photolithography technology improve lithographic resolution continually. As the mainstream solution for 32nm lithography node, double patterning technology is a type of technology, which enhances lithographic resolution through spatial frequency doubling of lithography pattern. A variety of methods have been proposed to double the spatial frequency of lithography pattern. However, these methods cannot be used conveniently. The method of spatial frequency doubling of lithography pattern based on Talbot effect in recording media and double exposure superposition is proposed in the project,which uses two-step technique and is combined with gridded design scheme if necessary. In the method, high-resolution lithography pattern with fundamental spatial frequency is fabricated after the first exposure and development with immersion interference lithography and positive photoresist. A monochromatic parallel light in vertical incidence with the wavelength less than the product of the pitch of lithography pattern and the refractive index of recording media is used in the second exposure. Lithography pattern with double spatial frequency can be obtained after the second development. Lithography pattern with double, triple or higher spatial frequency can be obtained with this method, which can meet the demand of 32nm and sub-32nm lithography node. The method does not require any special auxiliary devices, and only needs an additional exposure with single beam and an additional development. Therefore, the method has the advantages of having relatively simple process, having good compatibility with the original interference lithography technology, and being easy to be implemented. Additionally, the recording media also acts as the high-index immersion fluid in Talbot effect immersion lithography, therefore high-resolution spatial frequency doubling can be realized.
半导体产业的发展需要光刻技术不断地提高分辨率。双重图形技术是国际半导体技术发展路线图和国际器件与系统路线图中光刻技术的重要解决方案,现有的实现方法普遍存在可实施性不强的问题。基于此,本项目研究采用两步法技术,利用记录介质中Talbot效应和双重曝光叠加,实现光刻图形空间频率倍频的新方法。搭建由氮分子激光器组成的制备基频光刻图形的干涉光路,获得图形节距和槽形深度精确可控以及提高图形均匀性的方法。分别采用Rsoft仿真、二阶近似、四阶近似和精确解析的方法分析波长尺度基频光刻图形记录介质中Talbot像的位置,比较发现:四阶近似仅在光刻图形周期接近或大于入射波长时,其解才与精确解较为接近;而Rsoft仿真结果与精确解的差别始终较小,可准确反应Talbot距离信息。分析Talbot距离的精确解析表达式,阐明提高介质中Talbot像景深的方法。基于FDTD Solution实现32nm技术节点基频光刻图形的建模与仿真,结果表明入射波的偏振态、波长和槽形深度对记录介质中的光强分布均有较大影响:TE偏振光强分布的对比度较TM偏振好,有利于记录;入射波长较大和较小将分别导致低对比度和复杂光强分布,应适当选取;槽形深度是第二个应当适当选取的关键参数,不同槽形深度形成差异较大,甚至强度互补的分数Talbot像。仿真结果还表明,基频光刻图形的正弦槽形峰值部分存在周期性光强分布,且该分布与形成基频光刻图形的光强分布刚好错开1/2节距,极有可能是空间频率二倍频的形成原因,运用简化模式理论解释这一重要发现中正弦槽形峰值部分的横向光强分布。此外,研究了两种光刻模板的制备:周期性分布和图案化的胆甾相液晶指纹织构以及单层聚苯乙烯小球,为今后研究液晶嵌段共聚物定向自组装光刻技术和网格设计方案奠定基础。本项目发表相关SCI国际期刊论文8篇;申请国家专利6项,获批3项。参加国际和国内会议交流3人次,其中邀请报告1次(中国物理学会2018年秋季学术会议);培养硕士4人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1063/1.5009196
发表时间:2017-12
期刊:Applied Physics Letters
影响因子:4
作者:Li Sen-Sen;Shen Yuan;Chang Zhen-Ni;Li Wen-Song;Xu Yan-Chao;Fan Xing-Yu;Chen Lu-Jian
通讯作者:Chen Lu-Jian
DOI:10.1364/ao.56.000601
发表时间:2017-01-20
期刊:APPLIED OPTICS
影响因子:1.9
作者:Li, Wen-Song;Shen, Yuan;Chen, Lu-Jian
通讯作者:Chen, Lu-Jian
DOI:10.1039/c5ra25794h
发表时间:2016-01
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Chen Lu-Jian;Luo Bin;Li Wen-Song;Yang Can;Ye Tao;Li Sen-Sen;Wang Xiao-Zhong;Cui Yuan-Jing;Li Han-Ying;Qian Guo-Dong
通讯作者:Qian Guo-Dong
Magnetic Nanoparticle-Assisted Tunable Optical Patterns from Spherical Cholesteric Liquid Crystal Bragg Reflectors.
球形胆甾型液晶布拉格反射器的磁性纳米颗粒辅助可调谐光学图案
DOI:10.3390/nano7110376
发表时间:2017-11-08
期刊:Nanomaterials (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Lin Y;Yang Y;Shan Y;Gong L;Chen J;Li S;Chen L
通讯作者:Chen L
Interlaced cholesteric liquid crystal fingerprint textures via sequential UV-induced polymerstabilization
通过连续紫外线诱导聚合物稳定的交错胆甾型液晶指纹纹理
DOI:10.1364/ome.6.000019
发表时间:2016
期刊:Optical Materials Express
影响因子:2.8
作者:Li Wen-Song;Ma Ling-Ling;Gong Ling-Li;Li Sen-Sen;Yang Can;Luo Bin;Hu Wei;Chen Lu-Jian
通讯作者:Chen Lu-Jian
液晶指向矢传播孤子的光学调控规律研究
  • 批准号:
    62175206
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    李森森
  • 依托单位:
国内基金
海外基金