Кіріспе
Фотолитографиялық жақсарту әдісі. Оптикалық жақындық түзету (ОЖТ) – фотолитографиялық жақсарту әдісі, көбінесе дифракция немесе өңдеу әсерлерінен туындаған кескін қателерін жою үшін қолданылады. ОЖТ қажеттілігі негізінен жартылай өткізгіш құрылғыларды жасау кезінде туындайды, себебі кремний пластинасына жазылған бейнеде өңдеуден кейін бастапқы жобаның жиектерінің дұрыс орналасуын сақтау үшін жарықтың мүмкіндіктері шектеулі. Бұл жобаланған бейнелерде сызық енінің жобаланғаннан тар немесе кең болуы сияқты бұрмалаулар пайда болуы мүмкін, оларды суретке түсіруге қолданылатын фотомаскадағы бейнені өзгерту арқылы түзетуге болады. Дөңгеленген жиектер сияқты басқа бұрмалаулар оптикалық бейнелеу құралының ажыратымдылығымен байланысты және оларды түзету қиынырақ. Егер осы бұрмалаулар түзетілмесе, бұл жасалып жатқан құрылғының электрлік қасиеттерін айтарлықтай өзгерте алады. Оптикалық жақындық түзету осы қателерді жиектерді жылжыту арқылы немесе фотомаскадағы бейнеге қосымша көпбұрыштар қосу арқылы жояды. Бұл, ені мен элементтер арасындағы арақашықтыққа негізделген алдын ала есептелген кестелер (қағидаға негізделген ОЖТ) арқылы немесе соңғы бейнені динамикалық түрде модельдеу үшін ықшам модельдерді пайдалану арқылы, ең жақсы шешімді табу үшін жиектерді (әдетте, бөліктерге бөлінген) жылжытуды басқару арқылы іске асырылуы мүмкін (бұл модельге негізделген ОЖТ). Мақсат – жобалаушының жартылай өткізгіш пластинаға салған бастапқы сызбасын мүмкіндігінше дәл қайта жасау. ОЖТ-ның ең айқын екі артықшылығы – әртүрлі тығыздық аймақтарындағы элементтер арасындағы сызық енінің айырмашылықтарын түзету (мысалы, массивтің ортасы мен жиегі, немесе біріктірілген және оқшауланған сызықтар) және сызық соңының қысқаруын (мысалы, далалық оксидке қақпаның жабысуы) түзету. Бірінші жағдайда, бұл шашырату сызықтары (шешілетін сызықтардың жанына орналастырылған суб-ажыратымдылық сызықтары) және сызық енін реттеу сияқты ажыратымдылықты арттыру технологияларымен бірге қолданылуы мүмкін. Соңғы жағдайда, сызық соңында "ит құлағы" (сериф немесе балға) пішіндес элементтер жасалуы мүмкін. ОЖТ фотомасканы жасау құнына әсер етеді, себебі масканы жазу уақыты масканың және дерек файлдарының күрделілігіне байланысты, ал масканы ақауларға тексеру ұзаққа соғады, себебі ұсақ жиектерді басқару үшін кішірек нүкте өлшемі қажет.
Optical proximity correction (OPC) is a photolithography enhancement technique commonly used to compensate for image errors due to diffraction or process effects. The need for OPC is seen mainly in the making of semiconductor devices and is due to the limitations of light to maintain the edge placement integrity of the original design, after processing, into the etched image on the silicon wafer. These projected images appear with irregularities such as line widths that are narrower or wider than designed, these are amenable to compensation by changing the pattern on the photomask used for imaging. Other distortions such as rounded corners are driven by the resolution of the optical imaging tool and are harder to compensate for. Such distortions, if not corrected for, may significantly alter the electrical properties of what was being fabricated. Optical proximity correction corrects these errors by moving edges or adding extra polygons to the pattern written on the photomask. This may be driven by pre computed look up tables based on width and spacing between features (known as rule based OPC) or by using compact models to dynamically simulate the final pattern and thereby drive the movement of edges, typically broken into sections, to find the best solution, (this is known as model based OPC). The objective is to reproduce the original layout drawn by the designer on the semiconductor wafer as well as possible. The two most visible benefits of OPC are correcting linewidth differences seen between features in regions of different density (e. g., center vs. edge of an array, or nested vs. isolated lines), and line end shortening (e. g., gate overlap on field oxide). For the former case, this may be used together with resolution enhancement technologies such as scattering bars (sub resolution lines placed adjacent to resolvable lines) together with linewidth adjustments. For the latter case, "dog ear" (serif or hammerhead) features may be generated at the line end in the design. OPC has a cost impact on photomask fabrication whereby the mask write time is related to the complexity of the mask and data files and similarly mask inspection for defects takes longer as the finer edge control requires a smaller spot size.
Қателік шешімінің әсері: k1 коэффициенті
Әдеттегі дифракциялық шектелген ажыратымдылық Рейли критерийімен беріледі, яғни , мұндағы – сандық апертура, ал – жарықтандыру көзінің толқын ұзындығы. Мүмкіндігінше, сыни элемент енін осы мәнмен салыстыру қалыпты, осы үшін параметрді анықтайды, сонда элемент ені тең болады. Бірақ, ішкі элементтердің (nested features) бірдей өлшемдегі оқшауланған элементтерге қарағанда OPC-дан (оптикалық жақсарту үрдісі) аз пайдасы тиеді. Бұның себебі – ішкі элементтердің кеңістіктік жиілік спектрінде оқшауланған элементтерге қарағанда аз компоненттер болады. Элемент қадамы (feature pitch) азайған сайын, сандық апертурамен көбірек компоненттер кесіледі, нәтижесінде үлгіге қажетті әсерді тигізу қиындайды.
Жарықтандырудың әсері және кеңістіктегі үйлесімділік
Жарық көзінің когеренттілік дәрежесі оның бұрыштық өлшемі мен сандық апертураның қатынасымен анықталады. Бұл қатынас көбінесе жартылай когеренттілік факторы деп аталады, сондай-ақ ол бейне үлгісінің сапасына және, демек, OPC қолданылуына әсер етеді. Бейне жазықтығындағы когеренттік қашықтық шамамен былай беріледі. Бұл қашықтықтан артық арақашықтықтағы екі бейне нүктесі өзара байланыссыз болады, бұл OPC қолдануын жеңілдетуге мүмкіндік береді. Бұл қашықтық, шындығында, 1-ге жақын мәндерде Рейли критерийіне жуық. Сонымен қатар, OPC қолдану жарықтандыру талаптарын өзгерте алмайды. Егер осьтен тыс жарықтандыру қажет болса, OPC-ні осьтік жарықтандыруға ауыстыру үшін пайдалануға болмайды, себебі осьтік жарықтандыру кезінде бейнелеу ақпараты осьтен тыс жарықтандыру қажет болғанда соңғы апертурадан тысқары таралып, бейнелеуге кедерес жасайды.
Аберрациялардың әсері
Оптикалық проекция жүйелеріндегі аберрациялар толқын фронттарын, немесе жарық спектрін немесе жарықтандыру бұрыштарының таралуын деформациялайды, бұл фокус тереңдігіне әсер етуі мүмкін. OPC қолдану фокус тереңдігін жақсартуға көмектессе де, аберрациялар осы жақсартуды жоюы мүмкін. Жақсы фокус тереңдігі үшін дифракцияланған жарық оптикалық оське жақын бұрыштармен қозғалуы керек, ал мұның үшін дұрыс жарықтандыру бұрышы қажет. Егер жарықтандыру бұрышы дұрыс болса, OPC белгілі бір қадамға қатысты дифракцияланған жарықты қажетті бұрыштарға бағыттай алады, бірақ жарықтандыру бұрышы дұрыс болмаса, мұндай бұрыштар тіпті пайда болмайды.
Көп рет әсер етудің әсері
Өткен технологиялық буынмен келе жатқанда фактор тұрақты түрде азайып келе жатқандықтан, схемалық үлгілерді жасау үшін көп рет әсер етуге (көп экспозицияға) көшу қажеттілігі шындыққа жақындап келеді. Бұл тәсіл OPC-нің қолданылуына әсер етеді, себебі әрбір әсер етуден алынған кескіннің қарқындылығының жиынтығын ескеру қажет. Бұл, мысалы, толықтыратын фотомаска техникасында қолданылады, онда кезектесетін апертуралық фазалық ауыстыру маскасы мен дәстүрлі бинарлық масканың кескіндері қосылады.
Көп реңкті өрнектің әсері
Бір фоторезистентті пленканың бірнеше рет әсер етуінен өзгеше, көп қабатты үлгілеу бір құрылғы қабатын үлгілеу үшін фоторезистентті жабындыны, шөгіндіні және тегістеуді қайталап орындайды. Бұл бір қабатты үлгілеу үшін кеңірек дизайн ережелерін қолдануға мүмкіндік береді. Осы кеңірек дизайн ережелерімен бейнелеуге қолданылатын литографиялық құралға байланысты, OPC өзгеше болады. Көп рет тегістеу үлгілеуі болашақ технология буындары үшін танымал техникаға айналуы мүмкін. Көп рет тегістеу үлгілеуінің нақты бір түрі, қабырғалық құрбандық элементтерді пайдалану, қазіргі уақытта 10 нм-ден кіші элементтерді жүйелі түрде үлгілеудің жалғыз расталган жолы болып табылады. Ең кішкентай жартылай қадам құрбандық элементтің шөгінді қалыңдығына сәйкес келеді.
Бүгін ТМК-ны тапсыру
Бүгінде OPC электронды жобалауды автоматтандыру (EDA) өнімдерін сатушылардың коммерциялық пакеттерісіз қолданылуы сирек. Алгоритмдердегі, модельдеу техникаларындағы және үлкен есептеу орталықтарын пайдаланудағы жетістіктер ең маңызды сурет қабаттарын бір түнде түзетуге мүмкіндік берді, 130 нм жобалау талаптарынан (модельге негізделген OPC алғаш рет қолданылған кезде) бастап, ең озық жобалау талаптарына дейін. Озық түйіндерде күрделі OPC қажет болатын қабаттар саны артты, себебі бұрын маңызды емес қабаттар енді түзетуді қажет етеді. OPC-нің қолданылуы бүгінде жиі кездесетін кішкентай элементтермен ғана шектелмейді, сонымен қатар дәл модельдеуге болатын кез келген бейне түзету схемасына қолданылуы мүмкін. Мысалы, электрондық сәулелі литографияда жақындық әсерін түзету коммерциялық электрондық сәулелі литография құралдарындағы автоматтандырылған мүмкіндік ретінде ұсынылады. Көптеген литографиялық емес процестерде, мысалы, химиялық-механикалық полировка немесе плазмалық кескіш, өздерінің жақындық әсерлері бар, және бұл әсерлер бастапқы OPC-мен біріктірілуі мүмкін.
Субрезолюциялық көмек көрсету функциялары (SRAF)
Субрезолюциялық көмекші элементтер (SRAF) – мақсатты элементтерден бөлек орналасқан, бірақ олардың басылып шығуына көмектесетін, өзі басылып шықпайтын элементтер. SRAF-тардың басылып шығуы өнімділіктің төмендеуіне себеп болады және қажетсіз басылулардың алдын алу үшін қосымша OPC модельдері SRAF-тарды анықтау және жою үшін қажет. SRAF дифракциялық спектрге, мақсатты элементтердің мөлшерін өзгертуге және/немесе қосымша элементтерге қарағанда күштірек әсер етеді. Басылып шығуын болдырмау талабы оларды төмен дозада ғана қолданумен шектейді, бұл стохастикалық әсерлерге байланысты мәселелер тудыруы мүмкін. Сенімсіз дереккөз: күні=2022 жылғы наурыз. Сондықтан олардың негізгі қолданылуы – оқшауланған элементтердің фокус тереңдігін жақсарту (тығыз элементтер SRAF орналастыруға жеткілікті орын қалдырмайды). SRAF энергияны жоғары кеңістіктік жиіліктерге немесе дифракциялық реттерге қайта бағыттайтындықтан, фокус тереңдігі жарықтандыру бұрышына (кеңістіктік жиіліктер немесе дифракциялық реттер спектрінің ортасы) және қадамға (кеңістіктік жиіліктер немесе дифракциялық реттердің арақашықтығы) көбірек тәуелді. Атап айтқанда, әртүрлі SRAF-тар (орналасуы, пішіні, мөлшері) жарықтандырудың әртүрлі талаптарына әкелуі мүмкін. Шындығында, кейбір қадамдар белгілі бір жарықтандыру бұрыштарында SRAF-тарды қолдануға тыйым салады. Қадам әдетте алдын ала анықталғандықтан, SRAF OPC қолданылған кезде де кейбір жарықтандыру бұрыштарынан аулақ болу қажет. Бірақ, жалпы алғанда, SRAF толыққанды шешім бола алмайды, тек тығыз жағдайға жақындауға ғана мүмкіндік береді, оған теңесе алмайды.