Amélioration de la profondeur de champ de la lithographie CMOS sub 0,1um par des méthodes de double exposition

par Serdar Manakli

Thèse de doctorat en Optique, optoélectronique et micro-onde

Sous la direction de Patrick Schiavone.

Soutenue en 2004

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    En microlithographie, la réduction de la taille élémentaire se fait, habituellement, par une diminution de la longueur d'onde d'exposition ou par une augmentation de l'ouverture numérique. Mais la course effrénée à la miniaturisation des circuits intégrés a obligé les lithographes à repousser les limites de la lithographie optique en résolvant, aujourd'hui, les motifs en dessous de la longueur d'onde d'exposition. Le procédé lithographique standard utilisé actuellement pour la production de masse des circuits intégrés se fait avec une longueur d'onde d'exposition à 193nm. Ce procédé présente de sérieuses limitations pour les technologies CMOS sub 0,1um. Dans ce contexte, l'objet de cette thèse est de proposer d'autres méthodes lithographiques pour les générations futures. Parmi les différents procédés améliorant la résolution sub-longueur d'onde proposés depuis une dizaine d'année, nous nous sommes essentiellement concentré sur des techniques de double exposition améliorant principalement la profondeur de champ, qui est un des paramètres clés de la microlithographie. A l'issu de ce travail de thèse, nous avons proposé deux méthodes améliorant les performances des trous d'interconnexions et celles des lignes de poly. Pour les trous d'interconnexions, la solution lithographique la mieux adaptée est la technique FLEX de double exposition symétrique en énergie et en focus. Elle permet de multiplier, en moyenne, par deux la profondeur de champ par rapport au procédé standard actuel. La deuxième proposition est l'aboutissement d'une étude menée au préalable sur la compréhension de l'influence des différents paramètres optiques comme l'iso focale et la distribution des ordres de diffraction dans la pupille de projection sur la profondeur de champ. Cette étude nous a permis de développer une nouvelle méthode lithographique de double exposition appelé CODE (COmplentary Double Expoure). Les premiers résultats encourageant montrent que cette technique peut être une alternative possible pour les technologies actuelles 90nm et futures 65nm.


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  • Titre traduit

    Improvement of the Depth of Focus for sub 0,1um CMOS lithography with double exposure techniques


  • Résumé

    In microlithography, the reduction of the dimensions is generally achieved with a shorter exposure wavelength or a larger numerical aperture. But the acceleration of the integrated circuit miniaturisation challenges lithographers to push over the optical lithography limits by resolving structures below the exposure wavelength. The standard process used today for the mass production of the integrated circuits uses a 193nm wavelength. This process presents severe limitations for the sub 0,1um CMOS technologies. In this way, the goal of this study is to propose other lithographical solutions for the future generations. Among the differents process enhancing the sub wavelength resolution proposed over the last ten years, we are fundamentally interested by the double exposure techniques improving mainly the depth of focus, which is one of the microlithography key parameter. At the outcome of this work, we have proposed two methods improving the performance of the interconnection holes and those of poly lines. For the interconnection holes, the well suited solution is the FLEX symetrical exposure in energy and in focus. With this technique, the depth of focus is in average multiplied by two compared to the standard process. The second proposition is the outcome of a study done preliminarly on the understanding of the influence of the different optical parametres as the isofocal and the distribution of the diffracted ordres in the pupil plane on the depth of the focus. This study gives us the opportunity to develop a new lithographical method of double exposure called CODE (COmplentary Double Expoure). The first encouraging results show that this technique could be a possible alternative for the present 90nm and future 65nm technologies.

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Informations

  • Détails : 208 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-208

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/INPG/0122
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/INPG/0122/D
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