Коррекция оптического приближения

Метод улучшения фотолитографии Иллюстрация коррекции оптического приближения. Синий Γ -подобная форма - это то, что разработчики микросхем хотели бы напечатать на пластине, зеленым - это форма после применения коррекции оптического приближения, а красный контур - это то, как форма фактически печатается (довольно близко к желаемому

Коррекция оптического приближения (OPC ) - это метод улучшения фотолитографии, обычно используемый для компенсации ошибок изображения из-за дифракции или эффекты процесса. Потребность в OPC проявляется в основном в производстве полупроводниковых устройств и связана с ограничениями света для сохранения целостности размещения краев оригинальной конструкции после обработки на вытравленном изображении на кремниевой пластине. Эти проецируемые изображения выглядят с неровностями, такими как ширина линий, которые уже или шире, чем предполагалось, их можно компенсировать путем изменения рисунка на фотомаске, используемой для создания изображений. Другие искажения, такие как закругленные углы, обусловлены разрешением инструмента формирования оптических изображений, и их труднее компенсировать. Такие искажения, если их не исправить, могут значительно изменить электрические свойства того, что производилось. Коррекция оптической близости исправляет эти ошибки, перемещая края или добавляя дополнительные многоугольники к рисунку, написанному на фотошаблоне. Это может быть вызвано предварительно вычисленными справочными таблицами на основе ширины и расстояния между элементами (известными как OPC на основе правил) или использованием компактных моделей для динамического моделирования окончательного рисунка и, таким образом, управления движением кромок, обычно разбитых на секции, чтобы найти лучшее решение (это известно как OPC на основе модели). Задача состоит в том, чтобы как можно лучше воспроизвести на полупроводниковой пластине оригинальный макет, нарисованный дизайнером.

Двумя наиболее заметными преимуществами OPC являются исправление различий в ширине линий, наблюдаемых между элементами в областях с разной плотностью (например, центр по сравнению с краем массива или вложенные линии по сравнению с изолированными), и сокращение конца строки (например,, перекрытие ворот на оксид поля). В первом случае это можно использовать вместе с технологиями повышения разрешения, такими как полосы рассеяния (линии субразрешения, расположенные рядом с разрешимыми линиями) вместе с настройками ширины линии. В последнем случае элементы типа «собачье ухо» (с засечками или головкой молотка) могут быть созданы на конце линии в дизайне. OPC влияет на стоимость изготовления фотомаски, при этом время записи маски связано со сложностью маски и файлов данных, и аналогично проверка маски на наличие дефектов занимает больше времени, так как более точное управление краями требует меньшего размера пятна.

• 1 Влияние разрешения: коэффициент k 1
• 2 Влияние освещения и пространственной когерентности
• 3 Влияние аберраций
• 4 Влияние многократной экспозиции
• 5 Влияние множественного травления
• 6 Применение OPC сегодня
  • 6.1 Вспомогательные функции субразрешения (SRAF)
• 7 См. Также
• 8 Ссылки
• 9 Внешние ссылки

Обычное разрешение, ограниченное дифракцией, определяется критерием Рэлея как $0,61\; \lambda \; /\; NA,\; \{\backslash \; displaystyle\; 0.61\; \backslash \; lambda\; /\; NA,\; \}$где $NA\; \{\backslash \; displaystyle\; NA\}$- это числовая апертура и $\lambda \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; lambda\}$- длина волны источника освещения. Часто принято сравнивать критическую ширину элемента с этим значением, определяя параметр $k\; 1,\; \{\backslash \; displaystyle\; k\_\; \{1\},\}$таким образом, чтобы ширина элемента была равна $k\; 1\; \lambda \; /\; NA.\; \{\backslash \; displaystyle\; k\_\; \{1\}\; \backslash \; lambda\; /\; NA.\}$Вложенные функции с меньше выигрывают от OPC, чем изолированные функции того же размера. Причина в том, что пространственно-частотный спектр вложенных объектов содержит меньше компонентов, чем изолированные объекты. По мере уменьшения шага элемента большее количество компонентов усекается числовой апертурой, что затрудняет изменение рисунка желаемым образом.

OPC, примененный к шаблону контакта. Из-за изменения краев в макете маски (вверху) центральный контакт в правом столбце занижен на изображении, напечатанном на пластине (внизу).

степень когерентности источника освещения определяется отношением его угловой протяженности к числовой апертуре. Это соотношение часто называют или $\sigma \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\}$. Это также влияет на качество рисунка и, следовательно, на применение OPC. Расстояние когерентности в плоскости изображения примерно равно $0,5\; \lambda \; /\; (\sigma \; N\; A).\; \{\backslash \; displaystyle\; 0.5\; \backslash \; lambda\; /\; (\backslash \; sigma\; NA).\}$Две точки изображения, разделенные большим, чем это расстояние, будут фактически некоррелированными, что позволит упростить приложение OPC. Это расстояние фактически близко к критерию Рэлея для значений $\sigma \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\}$, близких к 1.

Связанный с этим момент заключается в том, что использование OPC не изменить требования к освещенности. Если требуется внеосевое освещение, OPC нельзя использовать для переключения на осевое освещение, потому что для осевого освещения информация изображения рассеивается за пределами конечной апертуры, когда требуется внеосевое освещение, предотвращая любое изображение.

Аберрации в оптических проекционных системах искажают волновые фронты, спектр или разброс углов освещения, что может повлиять на глубину резкости. Хотя использование OPC может дать значительные преимущества для глубины резкости, аберрации могут более чем компенсировать эти преимущества. Хорошая глубина фокуса требует, чтобы дифрагированный свет проходил под углами, сравнимыми с оптической осью, а это требует соответствующего угла освещения. При правильном угле освещения OPC может направить больше дифрагированного света под прямым углом для заданного шага, но без правильного угла освещения такие углы даже не возникнут.

Поскольку коэффициент $k\; 1\; \{\backslash \; displaystyle\; k\_\; \{1\}\}$неуклонно сокращался на протяжении последних поколений технологий, ожидаемые Требование перехода к многократной экспозиции для генерации схемных рисунков становится более реальной. Этот подход повлияет на применение OPC, так как нужно будет учитывать сумму интенсивностей изображения от каждой экспозиции. Это имеет место для дополнительной техники фотомаски, где изображения фазосдвигающей маски с переменной апертурой и обычной двоичной маски складываются вместе.

В отличие от многократного экспонирования одной и той же пленки фоторезиста, формирование многослойного рисунка влечет за собой повторное нанесение фоторезиста, и травление для создания рисунка на одном слое устройства. Это дает возможность использовать более свободные правила проектирования для создания рисунка одного и того же слоя. В зависимости от инструмента литографии, используемого для изображения при этих более свободных правилах проектирования, OPC будет отличаться. Многократное травление может стать популярной техникой для будущих поколений технологий. Специфическая форма формирования рисунка с множественным травлением с использованием жертвенных элементов боковой стенки в настоящее время является единственным продемонстрированным способом систематического формирования рисунка с элементами менее 10 нм. Минимальный полушаг соответствует толщине нанесенного защитного элемента.

Сегодня OPC редко применяется без использования коммерческих пакетов от поставщиков автоматизации проектирования (EDA). Достижения в алгоритмах, методах моделирования и использовании больших вычислительных ферм позволили в мгновение ока скорректировать наиболее важные слои паттерна, начиная с правил проектирования 130 нм (когда впервые использовался OPC на основе модели) до самых передовых проектов на сегодняшний день с использованием Правила проектирования 32 нм. Количество уровней, требующих сложного OPC, увеличилось с расширенными узлами, поскольку ранее некритичные уровни теперь требуют компенсации.

Использование OPC не ограничивается низкими $k\; 1\; \{\backslash \; displaystyle\; k\_\; \{1\}\}$функциями, которые обычно встречаются сегодня, но могут применяться к любому желаемому изображению. схема коррекции, которую можно точно смоделировать. Например, коррекция эффекта близости в электронно-лучевой литографии включена как автоматизированная возможность в коммерческие инструменты электронно-лучевой литографии. Поскольку многие нелитографические процессы проявляют свои собственные эффекты близости, например, химико-механическое полирование или плазменное травление, эти эффекты могут быть смешаны с исходным OPC.

Вспомогательные функции субразрешения (SRAF)

Вспомогательная функция OPC. Использование вспомогательных функций приближает отдельные изображения элементов к изображениям плотных элементов, но вспомогательные функции сами могут печататься случайно. Расфокусировка. влияние на SRAF. Расфокусировка может по-прежнему ограничивать преимущества вспомогательных функций, разрешая их печать.

Вспомогательные функции субразрешения (SRAF) - это функции, которые отделены от целевых функций, но помогают при их печати, но не печатаются сами. Печать файлов SRAF является важным фактором, снижающим ресурс, и для определения и удаления файлов SRAF, где может возникнуть нежелательная печать, требуются дополнительные модели OPC. SRAF оказывают более выраженное влияние на дифракционный спектр, чем изменение размера целевого элемента и / или вложения. Требование не печатать ограничивает их использование только небольшими дозами. Это может вызвать проблемы со стохастическими эффектами. Следовательно, их основное применение - улучшение глубины резкости для изолированных объектов (плотные объекты не оставляют достаточно места для размещения SRAF). Поскольку SRAF перераспределяют энергию в сторону более высоких пространственных частот или порядков дифракции, глубина фокуса больше зависит от угла освещения (центр спектра пространственных частот или порядков дифракции), а также шага (разделение пространственных частот или порядков дифракции). В частности, разные SRAF (положение, форма, размер) могут привести к различным характеристикам освещения. Фактически, определенные высоты запрещают использование SRAF для определенных углов освещения. Поскольку шаг обычно предопределен, некоторых углов освещения следует избегать даже при использовании SRAF OPC. Однако, как правило, SRAF не могут быть полным решением и могут приближаться только к плотному корпусу, а не соответствовать ему.

• Вычислительная литография
• Маска фазового сдвига

1. ^К. Ronse et al., J. Vac. Sci. и Тех. В, т. 12. С. 589-600 (1994).
2. ^Б. Э. А. Салех и М. К. Тейч, Основы фотоники, стр. 364-5 (Wiley, 1991).
3. ^А. Кроян, М.Д. Левенсон, Proc. SPIE 3334, 832 (1998).
4. ^Х. Дж. Левинсон, Принципы литографии (2-е изд.), 2005, стр. 274-276.
5. ^М. E. Kling et al., Proc. SPIE vol. 3679, pp. 10-17 (1999)
6. ^Y-K Choi et al., J. Phys. Chem. В, т. 107, стр. 3340-3343 (2003).
7. ^Дж. Штирниман и М. Ригер. Быстрая коррекция приближения с зональной выборкой. Proc. SPIE Vol 2197, pp 294-301, (1994).
8. ^К. Kohli et al., Proc. SPIE 10147, 101470O (2017)
9. ^Стохастическая печать вспомогательных функций суб-разрешения
10. ^L. Pang et al., Proc. SPIE 7520, 75200X (2009 г.).
11. ^С. Nagahara et al., Proc. SPIE 7640, 76401H (2010).
12. ^Х. Shi et al., Proc. SPIE 4689, 985 (2002).
13. ^И. Mochi et al., Proc. SPIE 9776, 97761S (2016).

• Обзор OPC с диаграммами от Фрэнка Дженнари