La lithographie par double impression pour les noeuds technologiques avancés

par Nassima Zeggaoui

Thèse de doctorat en Sciences et technologie industrielles

Sous la direction de René-Louis Inglebert.

Soutenue le 21-10-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire des Technologies et de la Microélectronique (équipe de recherche) .

Le président du jury était Patrick Schiavone.

Le jury était composé de René-Louis Inglebert, Regis Orobtchouk, Stephane Dauzere-peres, Maxime Besacier, Vincent Farys, Luca Perniola.

Les rapporteurs étaient Francois Flory, Olivier Parriaux, Agnes Delmas.


  • Résumé

    La lithographie par double impression est une solution potentielle proposée pour l'impression des circuits des nœuds technologiques avancés (22nm et au-delà) en attendant que la lithographie Extrême Ultraviolet soit prête pour la production en masse. La technique de double impression est basée sur la décomposition en deux masques d'exposition des motifs d'un niveau donné du circuit intégré. Deux motifs voisins ayant un pas inférieur au pas minimal résolu en un procédé lithographique sont affiliés simultanément à deux masques différents. Les motifs ayant des pas supérieurs au pas critique, motifs non critiques, sont mis sur un masque ou sur un autre dans le but de générer une densité de motifs équivalente entre les deux masques d'exposition. Dans cette thèse, nous avons développé une nouvelle méthode de décomposition dite « décomposition optique ». Cette dernière est basée sur l'analyse de l'interaction des ordres de diffraction dans le plan de la pupille du système optique de projection. La décomposition optique permet d'améliorer l'affiliation des motifs non critiques à l'un des deux masques dans le but d'améliorer le contraste des deux masques lors de la double impression. Afin de valider cette nouvelle méthode de décomposition, nous l'avons appliqué au niveau contacts d'un circuit de logique du nœud 22nm.

  • Titre traduit

    Double patterning lithography for advanced nodes technology


  • Résumé

    As the lithography EUV is not yet ready to be used for semi-conductor business needs, the double patterning lithography is a promising solution to print sub 22nm node features. The principle of the double patterning is the pitch splitting also named as the coloring of a given circuit layer's features. Two adjacent features must be assigned opposite masks or opposite colors corresponding to different exposures, if their pitch is less than the minimum resolvable pitch. However, features with pitches larger than the critical one are not critical and could be assigned to one of the two masks for density balance. In this thesis, we developed a new split called “optical split” based on the diffractive orders analysis in the pupil plane. The optical split optimizes the non critical contacts affiliation to one of the two exposure masks. The goal of the optical split is to enhance the lithographic performances of the generated masks in order to improve the double patterning process printing. In order to validate the optical split, we apply it on contact layer of the 22nm node logic.


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