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分数傅立叶滤波改善光刻成像质量

杨静  
【摘要】: 随着微电子和信息技术的飞速发展,高密度、高速度、超高频微电子器件不断推陈出新,促使微细加工技术不断向着超精细领域发展,对传统光学光刻技术的分辨本领提出更高的要求。 传统光学光刻中提高分辨率往往是以牺牲系统焦深为代价的。为了协调这种矛盾,利用波前工程来改善光刻图形的质量以提高光刻分辨率,已广泛地应用于光学光刻中,如:瞳孔滤波、相移掩模、离轴照明、光学邻近效应校正等。以上几种方法均能一定程度的改善光刻图形质量,但也有一些技术或工艺方面的局限。因此,有必要拓宽波前工程学的研究内容,发展光刻分辨率增强新技术和新方法。 分数傅立叶变换(Fractional Fourier Transform—简称FRT)是更广义的傅立叶变换。分数傅立叶光学是将数学中的分数傅立叶变换引入光学而形成的现代光学新分支,它是傅立叶光学的发展和延拓,它可以使我们用一个新的观点去审视光的传播、成像、信息处理等问题,并为我们提供一种新的工具去处理这些问题。分数傅立叶变换由于具有分数阶这一参量,使得它比普通傅立叶变换具有更多的功能,从而导致它在光学和信息处理中必将有更多的应用。但目前尚未见分数傅立叶域滤波应用于改善光学光刻成像分辨率方面的其他研究报道。 基于部分相干成像理论和分数傅立叶变换滤波等理论,我们提出了利用分数傅立叶域滤波改善光刻成像质量的波前工程新思想和新方法。分数傅立叶变换滤波比常规傅立叶变换滤波增加了新的自由度,可以在非频谱面的分数傅立叶变换面上进行滤波操作,大大提高了滤波片设计的灵活性,滤波片加放位置更方便、更合理,并可更有效地提高光刻图形质量。 本论文初步建立了分数傅立叶域滤波改善部分相干成像质量的理论、方 法和滤波器优化设计算法。利用自编软件对光刻成像分数域滤波过程进行了 模拟分析。计算机模拟结果表明,通过在非瞳孔面的适当分数傅立叶变换面 上加入优化设计的位相型滤波器,可有效减小光刻图形的线宽偏差和面积偏 差,提高成像系统的分辨率和焦深,为分数域滤波改善光刻图形质量实验的 开展和这一分辨率增强技术走向实用化提供了指导依据。


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