Коррекция оптической близости - Optical proximity correction

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 красным контуром - это то, как форма фактически печатается (довольно близко к желаемой синей цели).

Коррекция оптической близости (OPC) это фотолитография метод улучшения, обычно используемый для компенсации ошибок изображения из-за дифракция или эффекты процесса. Потребность в OPC проявляется в основном в производстве полупроводниковых устройств и обусловлена ​​ограничениями света, необходимыми для сохранения целостности размещения краев оригинальной конструкции после обработки в 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 по сравнению с изолированными линиями), и сокращение конца линии (например, перекрытие затвора на оксиде поля ). В первом случае это можно использовать вместе с технологии повышения разрешения такие как полосы рассеяния (линии субразрешения, расположенные рядом с разрешимыми линиями) вместе с настройками ширины линий. В последнем случае элементы «собачьего уха» (засечки или головки молотка) могут быть созданы на конце линии в дизайне. OPC влияет на стоимость фотомаска изготовление, при котором время записи маски связано со сложностью маски и файлов данных и аналогичным образом осмотр маски для дефектов требуется больше времени, так как для более тонкого контроля краев требуется меньший размер пятна.

Влияние разрешения: k1 фактор

Обычное разрешение, ограниченное дифракцией, дается Критерий Рэлея так как где это числовая апертура и это длина волны источника освещения. Часто критическую ширину объекта сравнивают с этим значением, определяя параметр, так что ширина элемента равна Вложенные функции с OPC приносит меньше пользы, 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 применяется к шаблону контактов. Из-за модификации краев в макете маски (вверху) центральный контакт в правом столбце занижен на изображении, напечатанном на пластине (внизу).

Влияние освещения и пространственной согласованности

В степень согласованности источника освещения определяется отношением его угловой протяженности к числовой апертуре. Это соотношение часто называют фактор частичной когерентности, или .[1] Это также влияет на качество рисунка и, следовательно, на применение OPC. Расстояние когерентности в плоскости изображения примерно определяется как [2] 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 близко к 1.

Связанный с этим момент заключается в том, что использование OPC не меняет требований 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, что предотвращает получение изображения.

Влияние аберраций

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.[3] Хорошая глубина фокуса требует, чтобы дифрагированный свет проходил под углами, сравнимыми с оптической осью, а это требует соответствующего угла освещения.[4] 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.

Влияние многократного воздействия

Поскольку Фактор неуклонно сокращался на протяжении последних поколений технологий, ожидаемое требование перехода к многократной экспозиции для создания схемных схем становится более реальным. Этот подход повлияет на применение OPC, так как нужно будет учитывать сумму интенсивностей изображения от каждой экспозиции. Это случай дополнительных фотомаска техника,[5] где изображения переменной апертуры фазосдвигающая маска и обычная двоичная маска складываются вместе.

Влияние множественного травления

В отличие от многократного экспонирования одного и того же фоторезист фильм многослойное моделирование влечет за собой повторное нанесение покрытия, осаждение и травление фоторезистом 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. Конкретная 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.[6] Минимальный полушаг соответствует толщине нанесенного защитного элемента.

Приложение OPC сегодня

Сегодня OPC редко практикуется без использования коммерческих пакетов от автоматизация проектирования электроники (EDA) поставщики. Достижения в алгоритмах, методах моделирования и использовании больших вычислительных ферм позволили в мгновение ока скорректировать наиболее критические слои паттерна, начиная с правил проектирования 130 нм (когда впервые использовался OPC на основе модели) [7] вплоть до самых передовых современных конструкций с использованием правил проектирования 32 нм. Количество уровней, требующих сложного OPC, увеличилось с расширенными узлами, поскольку ранее некритичные уровни теперь требуют компенсации.

Использование OPC не ограничивается низкими функции, которые обычно встречаются сегодня, но могут быть применены к любой желаемой схеме коррекции изображения, которая может быть смоделирована точно. Например, эффект близости исправление в электронно-лучевая литография включена в качестве автоматизированной функции в коммерческие инструменты для электронно-лучевой литографии. Поскольку многие нелитографические процессы проявляют свои собственные эффекты близости, например, химико-механическое полирование или плазменное травление, эти эффекты можно смешивать с исходным OPC.

Вспомогательные функции субразрешения (SRAF)

Вспомогательная функция OPC. Использование вспомогательных функций приближает отдельные изображения элементов к изображениям плотных элементов, но сами вспомогательные функции могут печататься случайно.
Эффект расфокусировки на SRAF. Расфокусировка по-прежнему может 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 по себе. Печать файлов SRAF является важным фактором, снижающим ресурс, и для определения и удаления файлов SRAF, где может возникнуть нежелательная печать, требуются дополнительные модели OPC.[8] 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.[9] 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 разным характеристикам освещения.[10][11] Фактически, определенные высоты запрещают использование SRAF для определенных углов освещения.[12] Поскольку шаг обычно предопределен, некоторые углы освещения следует избегать даже при использовании SRAF OPC. Однако, как правило, SRAF не могут быть полным решением и могут только приближаться к плотному корпусу, а не соответствовать ему.[13]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ K. Ronse и др., J. Vac. Sci. и Тех. В, т. 12. С. 589-600 (1994).
  2. ^ Б. Е. А. Салех и М. К. Тейч, Основы фотоники, стр. 364-5 (Wiley, 1991).
  3. ^ А. Кроян, М. Д. Левенсон, Ф. К. Титтель, Proc. SPIE 3334, 832 (1998).
  4. ^ Х. Дж. Левинсон, Принципы литографии (2-е изд.), 2005, стр. 274-276.
  5. ^ M. E. Kling et al., Proc. SPIE vol. 3679, стр 10-17 (1999)
  6. ^ Y-K Choi et al., J. Phys. Chem. В, т. 107, стр. 3340-3343 (2003).
  7. ^ Дж. Стирниман и М. Ригер. Быстрая коррекция близости с зонной выборкой. Proc. SPIE Vol 2197, pp 294-301, (1994).
  8. ^ K. 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. ^ S. Nagahara et al., Proc. SPIE 7640, 76401H (2010).
  12. ^ X. Shi et al., Proc. SPIE 4689, 985 (2002).
  13. ^ I. Mochi et al., Proc. SPIE 9776, 97761S (2016).

внешние ссылки