Синтез голограмм-проекторов сфокусированного изображения для фотолитографии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Корепин, Иван Николаевич

• Корепин, Иван Николаевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Корепин, Иван Николаевич

Содержание

[ение

Современное состояние и проблемы голографической фотолитографии

ребования, предъявляемые к параметрам синтеза голограмм-проекторо редназначаемых для использования в голографическо »отолитографическом процессе

•лияние проекционного объектива на период дискретизации голограммы азмер фокального пятна генератора изображений

3.4 Вычисление комплексной амплитуды опорной волны

3.5 Метод восстановления голограмм-проекторов

63

67

68

-33.6 Особенности программной реализации программного комплекса

3.7 Выбор критерия качества восстановленного изображения и его обоснование

3.8 Испытание работоспособности программного комплекса

3.9 Выводы

4 Коррекционные возможности голограмм-проекторов сфокусированного изображения

4.1 Экспериментальное определение предельных отклонений геометрических параметров схемы восстановления голограмм-проекторов

4.2 Определение коэффициента коррекции аберраций оптической системы голограммой-проектором сфокусированного изображения

4.3 Выводы

5 Сравнительный анализ методов проекционной голографической фотолитографии, основанных на голограммах-проекторах Френеля и сфокусированного изображения

Заключение

Список литературы

Приложение 1. Параметры проекционного объектива

Приложение 2. Акт использования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез голограмм-проекторов сфокусированного изображения для фотолитографии»

Введение

Одной из проблем проекционной фотолитографии в дальнем и экстремально коротковолновом ультрафиолетовом диапазоне спектра является формирование действительных изображений топологических наноструктур дифракционно-ограниченного качества. Из-за полевых аберраций проекционных объективов большинство современных установок проекционной фотолитографии, работающих на длине волны 193 нанометра, обладают крайне малым рабочим полем, не превышающим нескольких миллиметров. К тому же применяемые в них проекционные объективы, ввиду ограниченного набора оптических материалов прозрачных к данной области спектра, обладают крайне сложной конструкцией и, следовательно, высокой стоимостью. Возможный переход к длине волны 157 нм и далее к области рентгеновского излучения поставит вопрос замене рефракторной оптики на рефлекторную, которая характеризуется ещё большими полевыми аберрациями. Один из подходов к решению данной проблемы заключается в применении различных голографических систем. Наиболее перспективными из них, по нашему мнению, являются системы на основе аналоговых или синтезированных отражательных рельефно-фазовых голограмм-проекторов с использованием голограмм Френеля, либо голограмм сфокусированного изображения. Данные голографические схемы характеризуются возможностью формирования безаберрационных действительных изображений в пределах достаточно больших участков экспонирования. При использовании голограмм-проекторов Френеля формирование изображения происходит вообще без участия проекционного объектива. В случае же систем на основе голограмм-проекторов сфокусированного изображения проекционный объектив несет лишь вспомогательную функцию силового компонента, в то время как голограмма одновременно является носителем информации о структуре предмета и основным

проекционным элементом системы, что позволяет использовать простые и недорогие, в том числе и зеркальные, проекционные объективы.

Ранее уже были разработаны и успешно испытаны голографические фотолитографические системы на основе аналоговых и синтезированных голограмм-проекторов Френеля, а также аналоговых голограмм-проекторов сфокусирвоанного изображения [1-4]. Вместе с тем наиболее интересной для дальнейшего практического применения представляется система с использованием синтезированных голограмм-проекторов сфокусированного изображения. Это обусловлено тем, что, с одной стороны, она не требует изготовления исходного фотошаблона, с другой стороны, такая схема лишена недостатков свойственных голографической системе с синтезированными голограммами Френеля [5].

Необходимость преодоления ограничений, свойственных классическому методу проекционной фотолитографии, основанному на применении сложных и дорогостоящих объективов, обуславливают актуальность настоящей диссертационной работы, направленной на разработку и исследование альтернативного метода фотолитографии, использующего более простые широкопольные проекционные оптические системы за счет перенесения изображающей функции проекционного объектива на синтезированную голограмму-проектор сфокусированного изображения.

Цель работы состояла в разработке метода и средств синтеза голограмм-проекторов сфокусированного изображения, работающих совместно с проекционным объективом.

Для достижения данной цели было необходимо решить ряд важных научно-технических задач. Таких как:

1. Анализ требований к оптической системе и основным параметрам синтеза, определение их предельных значений, обеспечивающих минимизацию потерь качества восстанавливаемых изображений;

-62. Разработка оптимального с точки зрения затрат вычислительных ресурсов и обеспечения требуемой точности метода вычисления голографического поля;

3. Создание и отладка программного комплекса синтеза и восстановления голограмм-проекторов сфокусированного изображения;

4. Синтез голограмм-проекторов, и исследование их изображающих свойств;

5. Проведение сравнительного анализа параметров проекционных голографических фотолитографических систем, основанных на синтезированных голограммах-проекторах Френеля и синтезированных голограммах сфокусированного изображения.

Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Зависимость требуемых величин параметров синтеза голограммы-проектора, параметров оптической системы и средств отображения голографической структуры от рабочей длины волны и минимального характеристического размера, включающие в себя необходимость обеспечения следующих соотношений:

, а,Р

• Период дискретизации голограммной структуры d < ——;

1 5Л

• Угол падения опорной волны на плоскость голограммы sin \в\ > ;

• Размеры входного и выходного зрачков оптической системы:

Л Л

Dd - Rtg[arcsin(—)] и D'd = R ytg[arcsin{-)];

а, а,р

• Периоды дискретизации входного и выходного зрачков оптической

, X я, 7, X а.р системы: ad < —-< — и a d < —-- < ——.

4sma 4 4slna;, 4

2. Обусловленная использованием проекционной системы из синтезированной голограммы-проектора сфокусированного изображения

и проекционного объектива возможность существенного увеличения в число раз равное линейному увеличению объектива диаметра фокального пятна генератора изображений, применяемого для отображения голограммной структуры по сравнению со случаем проекционных систем на основе с синтезированными голограммами-проекторами Френеля.

3. Равный длине волны используемого излучения минимальный размер элемента изображаемой структуры, реализуемый проекционной системой из синтезированной голограммы сфокусированного изображения и проекционного объектива.

4. Метод синтеза голограмм-проекторов сфокусированного изображения, основанный на составлении таблиц соответствий и использовании осевой симметрии оптической системы при лучевом расчете амплитуды объектной волны, обеспечивающий более чем четырехкратное сокращение времени вычисления голографического поля при неизменной точности.

5. Характер зависимости коэффициентов коррекции аберраций проекционной оптической системы от апертуры объектного пучка лучей, позволяющий определить величину допусков на соответствие схемы синтеза и восстановления голограммы сфокусированного изображения. Более кратко эти же положения могут быть сформулированы следующим образом:

1. Характер зависимости требуемых величин параметров синтеза голограммы-проектора, параметров оптической системы и средств отображения голографической структуры от рабочей длины волны и минимального характеристического размера.

2. Возможность увеличения в число раз равное линейному увеличению объектива, диаметра фокального пятна генератора изображений, применяемого для отображения голограммной структуры, по сравнению с отображением синтезированных голограмм Френеля.

-83. Равный длине волны используемого излучения минимальный размер элемента изображаемой структуры, реализуемый проекционной системой из синтезированной голограммы сфокусированного изображения и проекционного объектива.

4. Метод синтеза голограмм сфокусированного изображения, основанный на составлении таблиц соответствий и использовании осевой симметрии оптической системы при лучевом расчете амплитуды объектной волны, обеспечивающий более чем четырехкратное сокращение времени вычисления голографического поля при неизменной точности.Характер зависимости коэффициентов коррекции аберраций проекционной оптической системы от апертуры объектного пучка лучей, позволяющий определить величину допусков на соответствие схемы синтеза и восстановления голограммы сфокусированного изображения.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

1. Сформулирован, научно-обоснован и экспериментально подтвержден характер зависимости требований, предъявляемых к размеру рабочего фокального пятна генератора изображений, от характеристического размера элемента структуры объекта, рабочей длины волны излучения и увеличения проекционной оптической системы.

2. Найдены соотношения, связывающие допустимый угол падения восстанавливающей волны с шириной спектра объекта, периодом дискретизации голограммы, увеличением проекционного объектива и рабочей длиной волны излучения.

3. Разработан метод синтеза голограмм-проекторов сфокусированного изображения, основанный на составлении таблиц соответствия и использовании осевой симметрии оптической системы.

4. Определен и научно-обоснован характер зависимости коэффициентов коррекции волновой аберрации от ее исходного значения.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Сформулированы рекомендации по выбору параметров синтеза голограмм-проекторов сфокусированного изображения, обеспечивающие возможность использования синтезированных голограмм-проекторов сфокусированного изображения в проекционной фотолитографии.

2. Разработаны алгоритмы синтеза и цифрового восстановления голограмм-проекторов сфокусированного изображения и соответствующий программный комплекс на их основе.

3. Выработан основанный на учете осевой симметрии оптической системы подход к оптимизации алгоритма вычисления голографического поля с точки зрения минимизации вычислительных ресурсов при сохранении требуемой точности.

4. Даны рекомендации по точности соблюдения геометрических параметров схемы восстановления голограмм-проекторов сфокусированного изображения при реализации фотолитографического процесса.

Методы исследования, примененные в ходе работы, включают в себя:

1. Пространственно-частотный анализ голографического поля. Исследование условий разделения порядков дифракции синтезированных голограмм.

2. Математическое моделирование процессов формирования голографического поля и восстановления голограмм.

Личный вклад автора.

Все теоретические и экспериментальные исследования выполнены лично автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на IX и X Международных конференциях «ГОЛОЭКСПО» (Суздаль-2012, Москва-2013), на VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (г. Санкт-

Петербург, 2011), 1,11,IV Всероссийском конгрессе молодых ученых (Санкт-Петербург, 2012, 2013, 2015), на ХЬ,ХЫ,ХЫ1,ХЫУ научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава СПБГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2011-2013, 2015). Реализация результатов.

Практическая значимость результатов работы подтверждена актом использования, представленным в приложении 2. Публикации.

Результаты работы опубликованы в 8 статьях и тезисах докладов, среди которых 2 публикации в журналах рецензируемых ВАК. Все они включены в состав диссертационной работы.

1 Современное состояние и проблемы голографической фотолитографии

В современном производстве микроэлектронной техники применяется два основных подхода к технологиям проекционной фотолитографии, используемым для изготовления различных электронных, оптоэлектронных и дисплейных элементов и систем. Первый из них направлен на получение максимально высокого линейного разрешения и формирования изделия с минимально-возможными характеристическими размерами. Это неизбежно приводит к необходимости работы в дальней и экстремально коротковолновой области ультрафиолетового диапазона спектра, а также применения сложных и дорогих проекционных систем с большими апертурами, характеризующихся крайне малыми размерами рабочего поля зрения. Второй подход, напротив, стремится к достижению максимально больших полей одновременного экспонирования при сохранении достаточно высокого разрешения. Он применяется в основном для изготовления широкопольных дисплейных систем, где определяющей характеристикой является не минимальный размер отображаемого элемента, а линейный размер участка заготовки освещаемого за одно экспонирование.

В настоящее время оба эти подхода испытывают трудности с формированием изображения субмикронных структур дифракционного качества. Дело в том, что набор технологических средств, позволяющих добиться более высокого разрешения, таких как двойное экспонирование или введение фазового сдвига, выглядит исчерпанным, а дальнейшее уменьшение рабочей длины волны ограничено, в первую очередь, отсутствием материалов, прозрачных для области вакуумного ультрафиолета. Так, при создании проекционных фотолитографических систем на основе преломляющей оптики, работающих на длине волны 193 нм, могут использоваться только кварц(8Ю2) и флюорит(СаР2),

на более перспективной 157 нм - только флюорит. Также существует небольшое количество экспериментальных материалов, прозрачных для данной области спектра, но их производство ограничено опытными образцами [6,7]. Выращивание монокристаллов таких материалов в промышленных объемах является дорогостоящим и технологически сложным процессом. Дальнейшее уменьшение длины волны излучения с переходом к экстремальному ультрафиолетовому и рентгеновскому диапазону спектра требует применения чисто-зеркальных оптических систем. Существенным недостатком таких систем, помимо малого поля зрения, является необходимость большого количества отражающих поверхностей и сложность их изготовления. Зеркальные объективы, строящие действительное не увеличенное изображение, не требующие применения асферики, могут работать только с подложками сферической формы. При использовании объективов с асферическими элементами, строящих изображение с двадцатикратным увеличением, при требуемых полях зрения, необходимо минимум четыре таких поверхности с точностью изготовления формы 0,5 - 1 нм, что на данный момент невозможно даже при изготовлении сферических оптических элементов[8-14].

Все обозначенные выше сложности приводят к необходимости разработки альтернативных методов проекционной фотолитографии. Одним из перспективных вариантов решения данной проблемы является применение голографических фотолитографических систем на основе отражательных рельефно-фазовых голограмм различных видов.

Возможность использования принципов голографии при решении задач фотолитографии уже была рассмотрена рядом авторов еще на заре развития оптической голографии (см., например, [15-17]). Однако, тогда, результатов, пригодных для практического использования, получено не было. Главная причина невозможности получения результатов, применимых в реальном фотолитографическом процессе, предположительно, состояла в использовании неподходящих регистрирующих сред, наносимых из раствора и требующих последующей «мокрой» фотохимической обработки, которая приводила к

изменению геометрии голографической структуры. Ситуация изменилась в начале 90-х годов с появлением новых материалов, а именно - фотополимерного материала компании Du Pont [18,19]. На основе этой среды специалисты швейцарской компании Holtronic Technologies разработали систему голографической фотолитографии, лишенную недостатков, свойственных ее предшественникам. В качестве голографической схемы они использовали схему записи и восстановления голограмм «полного внутреннего отражения» разработанной Стетсоном[14].

В такой схеме опорная волна проходит через стеклянную призму и попадает на фотопластинку через заднюю стенку подложки. Когда волна достигает границы фотоэмульсии и воздуха, она претерпевает полное внутреннее отражение на этой границе. При интерференции объектной волны с отраженной опорной волной на поверхности фотопластинки регистрируется пропускающая голограмма, а при интерференции объектной волны с падающей опорной волной - отражательная голограмма. Для восстановления действительного изображения предмета голограмму освещают волной, сопряженной той, что была использована при записи в качестве опорной волны. Если при восстановлении используется та же схема, что и при записи, то в плоскости транспаранта формируется его действительное изображение. При этом недифрагированное излучение восстанавливающей волны снова отражается на границе эмульсия-воздух и не искажает восстанавливаемое изображение.

На основе этой системы впоследствии была изготовлена первая промышленная голографическая фотолитографическая установка НМА150. Она предназначалась для одновременного экспонирования полупроводниковых пластии размерами 150x150 мм2. В дальнейшем эта установка была модернизирована в установку НМА400 для работы на пластинах размером 400x400 мм". Это устройство использовалось в фотолитографическом процессе при изготовлении плоских дисплейных систем. Позднее этой же компанией совместно с компанией Samsung была разработана и сконструирована

сканирующая голографическая фотолитографическая установка SHA200 для изготовления интегральных микросхем с шагом проектирования 0.5 мкм [16].

Следует отмечётить, что в рассмотренной выше схеме голографической фотолитографии используется элементы, работающие на пропускание, которые должны быть прозрачны для излучения рабочей длины волны. Поэтому технические решения, найденные компанией Holtronic Technologies, пригодны для использования лишь в относительно длинноволновом диапазоне ультрафиолетового излучения. В настоящее время такие установки работают на длине волны 364 нм, соответствующей ультрафиолетовой линии аргонового лазера. Кроме того, в вышеописанных системах голографическая схема Стетсона реализована посредством контактной иммерсионной фотолитографии, что повышает вероятность разрушения голограммы и сокращает её ресурс работы.

В начале 2000-х годов в ГОИ им. Вавилова были разработаны и испытаны ещё две системы голографической фотолитографии [1,2]. Первая из них основана на замене традиционного высокоточного проекционного объектива голограммой-проектором Френеля. В основе второй лежит принцип ближнепольной коррекции аберраций оптической системы голограммой-проектором сфокусированного изображения. В обоих случаях формирование изображения исходного транспаранта происходит в два этапа. На первом этапе производится запись голограммы-проектора излучением объектного пучка продифрагировавшего на структуре фотошаблона, выполненного в масштабе 1:1 по отношению к формируемому изображению, совместно с наклонно-падающим параллельным опорным пучком. На втором этапе записанная и подвергнутая фотохимической обработке голограмма-проектор освещается пучком излучения, сопряженным с опорным, восстанавливая изображение исходного объекта.

Достоинством схемы, основанной на отражательных рельефно-фазовых голограммах-проекторах Френеля, является отсутствие проекционного объектива и вообще каких-либо пропускающих оптических элементов, которые должны быть прозрачны для излучения рабочей длины волны. Единственным проекционным элементом в данной схеме является сама голограмма-проектор. Этот факт делает

ее перспективной для применения в области сверхкоротковолновой проекционной фотолитографии. Что касается схемы с голограммами-проекторами сфокусированного изображения, то, несмотря на наличие в ней проекционного объектива, он выполняет лишь силовую функцию "собирания" излучения, в то время как изображающим элементом, а также носителем информации об объекте является голограмма. Это позволяет снизить требования к качеству проекционного объектива, и использовать простые и недорогие, в том числе и отражательные, оптические системы. При этом голограмма позволяет выполнять коррекцию аберраций проекционной оптической системы одновременно для всего поля зрения, но только для одного объекта, с которым была записана.

Испытания работоспособности первой схемы проводились на длине волны 488 нм, соответствующей ультрафиолетовой линии аргонового лазера. В качестве объекта использовалась литографическая мира с характеристическим размером 0,8

л

мкм, общим размером 20x20 мм , изготовленная на плёнке хрома, нанесённой на стеклянную подложку. Геометрические параметры схем записи и восстановления голограмм-проекторов соответствовали рекомендациям для полифункциональных рельефно-фазовых отражательных голограммных оптических элементов. Критерием качества являлось формирование изображения с максимальным отклонением размеров элементов структуры не превышающим 10%. При этом теоретические расчеты, выполненные для предмета с характеристическим размером 0,8 мкм, освещаемого когерентным излучением с длиной волны - 0,488 мкм, и допуском на монохроматичность источника - 1пм, показали, что при записи голограммы расстояние между голограммой и объектным транспарантом не должно превышать 30,7 мм, а угол между нормалью к плоскости голограммы и главным лучом объектного пучка может быть выбран любым в пределах от 0° до 90°. Модули углов падения опорного и восстанавливающего пучков на поверхность голограммы могут отличаться друг от друга не более чем на 10,6". При этом точечный источник, формирующий опорный пучок, должен располагаться на расстоянии как минимум 1,1 км от центра голограммы. Выполнение этих условий обеспечивает малый уровень сферической аберрации, а

также точную фокусировку восстановленного изображения на плоскости, в которой располагался объектный транспарант на этапе записи голограммы. Указанные требования обусловили выбор значений геометрических параметров схем записи и восстановления, рассматриваемых в данной работе. Так, расстояние между объектным транспарантом и плоскостью регистрации голограммы составляло 30,6 мм, источники опорного и восстанавливающего излучения располагались в бесконечности, излучение параллельного объектного пучка падало на плоскость объекта по нормали, а пуски опорного и восстанавливающего излучения падали на плоскость голограммы под углом 70°. Размер апертуры голограммы составлял 66x66 мм .

Для регистрации голограммной структуры использовались слои халькогенидного стеклообразного полупроводника, нанесённого на высококачественные плоскопараллельные подложки, изготовленные из оптического стекла. Такая регистрирующая среда наносится на подложки путём испарения в вакууме и позволяет получать высококачественные отражательные рельефно-фазовые голограммные оптические элементы, которые могут применяться для работы с длинами волн дальнего и экстремального ультрафиолетового диапазона спектра. Кроме того, отсутствие необходимости фотохимической обработки в жидкой среде позволяет избежать искажения геометрических параметров голограммы-проектора и снизить уровень помех в восстанавливаемом изображении.

Несмотря на относительно слабый контраст, обусловленный фазовым характером зарегистрированного изображения, авторам удалось добиться формирования бесспеклового изображения фотолитографической миры с характеристическим размером 0,8 мкм, что соответствует достижению разрешающей способности голограммы-проектора Френеля близкой к дифракционному пределу.

Как уже говорилось ранее, в работе [1] были исследованы два варианта схем для реализации систем голографической фотолитографии. Вторая из них основана на традиционной для фотолитографии ближнепольной коррекции проекционного

объектива. В нём голограмма выполняет одновременно функции корректора аберраций объектива и носителя информации о структуре изображаемого объекта. С целью анализа коррекционных возможностей такой системы авторами был проведен анализ её работы в рамках теории аберраций третьего порядка. В результате этого анализа были получены выражения, характеризующие теоретические максимальные значения остаточных некомпенсируемых аберраций системы голограмма-объектив и степень их компенсации по каждому типу. Также было выявлено, что величина остаточных аберраций зависит не только от их первоначальной величины, но и от степени немонохроматичности источника излучения и от отклонения геометрических параметров на этапах записи и восстановления голограммы. Кроме того, было показано, что наиболее труднокоррегируемой, чувствительной к немонохроматичности изучения и отклонениям геометрических параметров схем является сферическая аберрация проекционного объектива.

Эффективность использования данной голографической системы проверялась авторами в излучении гелий-неонового лазера на длине волны 0,633 мкм. В качестве регистрируемой структуры использовалась стандартная мира Фуко №1. С помощью короткофокусной линзы из стекла К8 на плоскость регистрации голограммы строилось увеличенное в 4 раза изображение объекта. Поскольку исследуемая в данном эксперименте система включала в себя пропускающую стеклянную линзу, то регистрация голограммы осуществлялась на традиционную галогенидосеребряную фотоэмульсию, а её фотохимическая обработка проводилась методом отбеливания. Изображение, формируемое линзой в плоскости голограммы-проектора, оценивалось визуально путем наблюдения через микроскоп отдельных элементов миры. По утверждению авторов, разрешающая способность линзы в центре поля зрения не превышала 100 мм"1 в пространстве предметов. При этом изображение, сформированное с помощью линзы и голограммы-проектора, восстановленной на обращение, характеризовалось разрешением до 200 мм"1. Это свидетельствует о широких коррекционных возможностях голограмм-проекторов сфокусированного

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Корепин, Иван Николаевич, 2015 год

Список литературы

1. Корешев С.Н., Ратушный В.П. Использование метода голографии для получения изображений двумерных объектов при решении задач фотолитографии высокого разрешения // Оптический журнал. 2004. Т. 71. №10. С. 32-39.

2. Koreshev S.N., Ratushnyi V.P. Holographic method for obtaining images v^ith limiting high resolution for extreme shot-wave lithography problems // Proc. SPIE. - 2004. - Vol. 5290. - P. 221-232.

3. Корешев C.H., Ратушный В.П. Голограммы сфокусированного изображения в задаче высокоразрешающей проекционной голографической фотолитографии // Оптика и спектроскопия. - 2006, т. 101, N6, С. 1038- 1042

4. Корешев С.Н., Никаноров О.В., Иванов Ю.А., Козулин И.А. Программный комплекс для синтеза и цифрового восстановления голограмм-проекторов: влияние параметров синтеза на качество восстановленного изображения // Оптический журнал, 2010, т.77, №1.

5. Корешев С.Н., Никаноров О.В., Козулин И.А. Выбор параметров синтеза голограмм-проекторов для фотолитографии. Оптический журнал. 2008. Т. 75. №9. С. 29-34.

6. Анчуткин B.C., Вельский А. Б. Оптические материалы в проекционных оптических системах фотолитографических установок ГУФ-диапазона: современное состояние и тенденции в разработке и применении. -Прикладная физика. - 2009. - №2. - с. 139-147.

7. Вельский А.Б., Ган М.А., Миронов И.А., Сейсян Р.П. Перспективы развития оптических систем для нанолитографии. Оптический журнал. — 2009. - Т. 76. - Вып. 8. - с. 59-70.

-968. Jacobsen C., Howells M. Projection x-ray lithography using computer-generated holograms: A study of compatibility with proximity lithography // J. Appl. Phys. 1992. V. 71. P. 2993-3001.

9. Ronse K., Goethals A.M., Vandenberghe G., Maenhoudt M. Recent trends and progress in deep-UV lithography // Proc. SPIE. - 1999. - Vol. 3741. - P. 34-39.

10.Chivers K.A. Challenge of extending optical lithography // Proc. SPIE. - 1999. -Vol. 3741.-P. 48-58.

1 l.Webb J., Nemechek J. Optical fabrication rises to the 193-nm challenge // Laser Focus World. - 1997. - Vol. 33. - № 2. - P. 75-82.

12.Webb J. All-calcium fluoride system uses 157-nm light // Laser Focus World. -2000. - Vol. 36. - № 9. - P. 87-92.

13.W. SilfVast High Precision Soft X-ray Optics, proceedings of a workshop held in Rockville, MD, Oct. 1989.

14.Stetson K.A. Holography with total internally reflected light // Appl. Phys. Lett. - 1967.-Vol. 11.-P. 225.

15.Beesley M., Foster, H.; Hambleton, K.G. Holographic projection of microcircuit patterns // IEEE Electron. Lett. - 1968. - Vol. 4. - P. 49-53.

16.Levenson M., Johnson K., Hanchett V. Projection photolithography by wave-front conjugation // J. Opt Soc. Am. - 1981. - Vol. 71. - P. 737-739.

17.Voschenkov A., Hanson P. Submicron resolution photolithography by spectral shaping // IEEE Electron. Device Lett. - 1982. - Vol. 3. - P. 208-209.

18.Ehbets P., Herzig H., Kuittinen M., Clube F., Darbellay Y. High-carrier-frequency fan-out gratings fabricated by total internal reflection holographic lithography // Opt. Eng. - 1995. - Vol. 34. - № 8. - P. 2377-2383.

19.Clube F., Gray S., Struchen D., Tisserand J., Malfoy S., Darbellay Y. Holographic microlithography // Opt. Eng. - 1995. - Vol. 34. - № 9. - P. 27242730.

20.Krackhardt U.W., Schwider J, Schrader M, Streibl N. Synthetic holograms written by a laser pattern generator //Opt. Eng. - 1993. - Vol. 32. - №4. - P. 781-785.

21.Никаноров O.B., Корешев C.H., Ратушный В.П.. Восстановление синтезированных голограмм-проекторов Френеля при углах падения восстанавливающей волны, превышающих угол падения опорной волны при синтезе голограммы // Оптика и спектроскопия, т.111, 2011. - с.156-161.

22.Koreshev S.N., Nikanorov O.V., Ratushnyi V.P.. Reconstruction of synthesized holograms-Fresnel projectors at angles of incidence of reconstructing wave that exceed the angle of incidence of the reference wave in hologram synthesis -Optics and spectroscopy, Vol.111, 2011. - p. 134-138

23.Koreshev S.N., Nikanorov O.V., Kozulin I.A.. Choosing the synthesis parameters of hologram-projectors for photolithography // Journal of optical technology. - 2008 - Vol.75. - №9 - p.558-562.

24.Naullenau P.P., Salmassi F., Cullikson E.M., Liddle J.A. Design and fabrication of a high-efficiency extreme-ultraviolet binary phase-only computer-generated hologram // Appl. Optics. - 2007. - V. 46. - №14. P. 2581 - 2585.

25.Никаноров O.B., Корешев C.H., Громов А.Д.. Метод синтеза голограмм-проекторов, основанный на разбиении структуры объекта на типовые элементы, и программный комплекс для его реализации // Оптический журнал. - 2012 - Т.79, №12. - с.30-37.

26.Моро У. Микролитография: Принципы, методы, материалы / У. Моро -М.: Мир, 1990- 1240с.

27.0'Shea D.C. Diffractive Optics: Design, Fabrication, and Test / D.C. O'Shea -Bellingham, Washington: SPIE Press, 2004 - 241p.

28.Кольер P. Оптическая голография / P. Кольер, К. Беркхард, JI. Лин. - М.: Мир, 1973, 686с.

29.Семенов Г.Б., Корешев С.Н. Дифракционная эффективность и некоторые особенности спектров дискретных амплитудных бинарных голограмм // Оптика и спектроскопия - 1976. - Т.41, №2 - с 310-314.

30.Гудман Дж. Введение в Фурье-оптику / Дж. Гудман. -М: Мир, 1970. - 364 с.

31.С. А. Родионов. О дифракции в оптических системах. Оптика и спектроскопия. - 1979. - Т.46, №.4. - с. 776-784.

32.Борн М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф - М.: Наука, 1973. - 721 с.

33.Виленкин H .Я. Метод последовательных приближений / Н.Я. Виленкин -М: Наука, 1963, 108 с.

34.Rapid calculation algorithm of Fresnel computer-generated-hologram using look-up table and wavefront-recording plane methods for three-dimensional display / Tomoyoshi S. [e.t.c.] // Optics Express. - 2010. - Vol. 18, №19. - p. 19504-19509.

35. Kim C., Kim E. Effective generation of digital holograms of three-dimensional objects using a novel look-up table method // Appl. Opt. - 2008. - Vol. 47. - p. D55-D62.

36.Kim C., Kim E. Fast computation of hologram patterns of a 3D object using run-length encoding and novel look-up table methods // Appl. Opt. - 2009. -Vol. 48.-p. 1030-1041.

37.Сыромятников В.П. Анализ и оценка сложности алгоритмов: учебное пособие / В.П. Сыромятников. - М: МИРЭА, 2011 - 207 с.

38.С. Н. Корешев, И.Н. Корепин. Выбор параметров синтеза голограмм-проекторов сфокусированного изображения. // Оптический журнал. -2011. - Т. 78, №9. - с. 44-49.

39.Зеленцов С. В., Зеленцова Н. В. Современная фотолитография //Новые материалы электроники и оптоэлектроники для информационно-телекоммуникационных систем. - Нижний Новгород, 2006. - 58с.

40.Бобров С.Т. Оптика дифракционных элементов и систем / С.Т. Бобров, Г.И. Грейсух, Ю.Г. Туркевич - Л.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

Приложение 1. Параметры проекционного объектива

П.1.1 Общий вид

П.1.2 Конструктивные параметры

№п/п Радиус кривизны, мм Осевое расстояние, мм Световая высота, мм Материал среды Показатель преломления А=193 нм

1 64.57 20 7.66 СаР2 1.501464

2 -64.57 1 13.12 Воздух 1

3 64.57 20 14.52 СаР2 1.501464

4 -64.57 1 16.73 Воздух 1

5 64.57 20 17.13 Са¥2 1.501464

6 -64.57 132 16.44 Воздух 1

П.1.3 Параксиальные характеристики

£ мм Г, мм мм бТ мм эН, мм б'Н', мм б, мм б', мм |3, крат

-31,39 31,39 -5,04 5,04 26,35 -26,35 -13 128,85 -3,95

П.1.4 Аберрации системы П.1.4.1 Осевой пучок

Продольная аберрация:

Р2 Аб, мм

1,0 -53,16

0,935 -47,71

0,866 -42,01

0,791 -36,02

0,707 -29,69

0,612 -22,98

0,5 -15,84

0,354 -8,204

0,0 0.0

я2

Поперечная аберрация:

Р2 Ау, мм

1,0 -11,24

0,935 -8,844

0,866 -6,761

0,791 -4,966

0,707 -3,437

0,612 -2,163

0,5 -1,142

0,354 -0,392

0,0 0

я2

Волновая аберрация:

2 Р дл. волн.

1,0 -1580,01

0,935 -1182,38

0,866 -852,953

0,791 -583,506

0,707 -368,731

0,612 -205,121

0,5 -90,2251

0,354 -22,3542

0,0 0

я2

Неизопланатизм:

Р2 неизопл. %

1,0 3,88

0,935 3,57

0,866 3,14

0,791 2,63

0,707 2,09

0,612 1,54

0,5 1,000

0,354 0,485

0,0 0,000

П.1.4.2 Внеосевой пучок (у=1 мм)

Поперечная аберрация:

р Ду, мм.

1,0 -12,15

0,935 -9,571

0,866 -7,339

0,791 -5,414

0,707 -3,774

0,612 -2,403

0,5 -1,297

0,354 -0,470

0,0 0

-0,354 0,352

-0,5 1,045

-0,612 1,999

-0,707 3,195

-0,791 4,633

-0,866 6,322

-0,935 8,280

-1 10,531

йу, мм

Волновая аберрация:

&

/

Акт использовании

Настоящим актом подтверждается использование в работах ЗАО «Светлана-Полупроводники» разработанного в СПб НИУ ИТМО в ходе выполнения диссертационной работы И.Н. Корепина программного комплекса, предназначенного для расчета синтезированных рельефно-фазовых отражательных голограмм-проекторов сфокусированного изображения.

Использование данного программного комплекса позволяет синтезировать голограммы, которые, при совместной работе с проекционной фотолитографической установкой, позволяют формировать изображения требуемой топологии с высоким линейным разрешением в пределах больших полей полупроводниковой пластины. Программный комплекс позволяет отказаться от изготовления дополнительного фотошаблона изображаемой структуры, что позволяет упростить процесс производства конечной продукции.

Внедрение данного программного комплекса в технологию производства СБИС, заключается в его интеграции с системами аппаратного управления установками проекционной фотолитографии высокого разрешения.

Начальник СКТБ

^ Ф? - Гусев В.С.