Введение
Техника повышения качества фотолитографии. Коррекция оптической близости (OPC) — это техника повышения качества фотолитографии, обычно используемая для компенсации ошибок изображения, вызванных дифракцией или технологическими эффектами. Необходимость применения OPC возникает главным образом при производстве полупроводниковых приборов и обусловлена ограничениями, связанными с обеспечением точности позиционирования границ исходного дизайна после обработки при переносе изображения на кремниевую пластину. Проецируемые изображения могут содержать неровности, такие как отклонения ширины линий от заданного значения (линии могут быть уже или шире, чем спроектировано), которые можно компенсировать, изменяя рисунок на фотомаске, используемой для формирования изображения. Другие искажения, например, скругление углов, обусловлены разрешением оптического литографического оборудования и сложнее поддаются компенсации. Если такие искажения не корректируются, они могут существенно повлиять на электрические характеристики изготавливаемого устройства. Коррекция оптической близости исправляет эти ошибки путем смещения границ или добавления дополнительных полигонов к рисунку на фотомаске. Это может быть реализовано с использованием предварительно вычисленных таблиц поиска, основанных на ширине и интервале между элементами (так называемая OPC на основе правил), или с помощью компактных моделей для динамического моделирования конечного рисунка и, соответственно, смещения границ (обычно разбитых на секции) для нахождения оптимального решения (это известно как OPC на основе модели). Цель состоит в максимально точном воспроизведении исходной компоновки, разработанной конструктором, на полупроводниковой пластине. Два наиболее заметных преимущества OPC — это коррекция различий в ширине линий между элементами в областях с разной плотностью (например, в центре и на краю массива или между вложенными и изолированными линиями) и укорочение концов линий (например, перекрытие затвора на оксиде затвора). В первом случае это может использоваться совместно с технологиями повышения разрешения, такими как рассеивающие полосы (субразмерные линии, расположенные рядом с разрешимыми линиями), а также с корректировкой ширины линий. Во втором случае на концах линий в дизайне могут быть созданы элементы в форме "собачьего уха" (серифы или молоточки). OPC влияет на стоимость изготовления фотомасок, поскольку время экспонирования маски зависит от ее сложности и размера файлов данных, а также проверка маски на наличие дефектов занимает больше времени из-за необходимости использования меньшего размера пятна для более точного контроля границ.
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.
Влияние разрешения: коэффициент k1
Разрешение, ограниченное дифракцией, определяется критерием Рэлея как , где – числовая апертура, а – длина волны источника освещения. Часто ширину критического элемента сравнивают с этим значением, определяя параметр , при котором ширина элемента равна . Составные элементы с извлекают меньше пользы от OPC, чем изолированные элементы того же размера. Это связано с тем, что пространственный частотный спектр составных элементов содержит меньше компонентов, чем у изолированных элементов. По мере уменьшения шага элементов, большее количество компонентов отсекается числовой апертурой, что затрудняет формирование рисунка желаемым образом.
Влияние освещения и пространственной согласованности
Степень когерентности источника освещения определяется отношением его углового размера к числовой апертуре. Это отношение часто называют коэффициентом частичной когерентности, или фактором частичной когерентности. Он также влияет на качество рисунка и, следовательно, на применение OPC. Расстояние когерентности в плоскости изображения приблизительно равно λ/NA. Две точки изображения, разделенные расстоянием, превышающим это значение, будут фактически некоррелированы, что позволит упростить применение OPC. Это расстояние, на самом деле, близко к критерию Рэлея при значениях, близких к 1. Важный момент заключается в том, что использование OPC не изменяет требования к освещению. Если требуется освещение вне оси, OPC нельзя использовать для переключения на освещение по оси, поскольку при освещении по оси информация об изображении рассеивается за пределы конечной апертуры, когда необходимо освещение вне оси, что делает получение изображения невозможным.
Влияние отклонений
Аберрации в оптических проекционных системах искажают волновые фронты или спектр/распределение углов освещения, что может влиять на глубину резкости. Хотя применение OPC может дать существенные преимущества для глубины резкости, аберрации могут свести эти преимущества на нет. Достаточная глубина резкости требует, чтобы дифрагированный свет распространялся под сопоставимыми углами к оптической оси, а для этого необходим соответствующий угол освещения. При правильном угле освещения OPC может направлять больше дифрагированного света под нужными углами для заданного шага, но без правильного угла освещения эти углы даже не появятся.
Влияние многократного воздействия
Поскольку данный фактор последовательно уменьшался с каждым новым поколением технологий, необходимость перехода к многократному экспонированию для формирования рисунка схемы становится все более очевидной. Этот подход повлияет на применение OPC, поскольку потребуется учитывать сумму интенсивностей изображения, полученного при каждой экспозиции. Это справедливо для метода комплементарной фотомаски, где изображения чередующейся фазосдвигающей маски и обычной бинарной маски суммируются.
Влияние многократного гравирования
В отличие от многократной экспозиции одной и той же фоторезистивной пленки, многослойное формирование рисунка включает в себя повторное нанесение фоторезиста, осаждение и травление для формирования рисунка на одном и том же слое устройства. Это дает возможность использовать менее строгие правила проектирования для формирования того же слоя. В зависимости от используемого литографического оборудования для формирования рисунка по этим менее строгим правилам, OPC будет отличаться. Многократное травление может стать популярной технологией для будущих поколений. Определенная форма многократного травления, использующая жертвенные элементы на боковых стенках, в настоящее время является единственным продемонстрированным способом систематического формирования элементов размером менее 10 нм. Минимальный полушаг соответствует толщине жертвенного элемента.
Заявление на получение ОПЗ сегодня
Сегодня OPC редко применяется без использования коммерческих пакетов от поставщиков средств автоматизированного проектирования электроники (EDA). Усовершенствования в алгоритмах, методах моделирования и использование крупных вычислительных кластеров позволили за одну ночь корректировать наиболее критичные слои маски, начиная с технологических норм 130 нм (когда OPC на основе моделей был впервые применен) и вплоть до самых передовых норм. Количество слоев, требующих сложного OPC, возросло с уменьшением техпроцесса, поскольку слои, ранее не считавшиеся критичными, теперь нуждаются в компенсации. Применение OPC не ограничивается коррекцией мелких элементов, часто встречающихся в современных технологиях, но может быть использовано для любой схемы коррекции изображения, которую можно точно смоделировать. Например, коррекция эффектов близости в электронно-лучевой литографии реализована как автоматизированная функция в коммерческих установках электронно-лучевой литографии. Поскольку многие процессы, не связанные с литографией, также демонстрируют эффекты близости, например, химико-механическая полировка или плазменное травление, эти эффекты могут быть объединены с исходным OPC.
Подрезолюционные вспомогательные функции (SRAF)
Подрезолюционные вспомогательные элементы (SRAF) – это элементы, отделенные от целевых, но помогающие в их формировании, при этом сами не формируясь. Формирование SRAF критически снижает выход годных и требует дополнительных OPC-моделей для определения и удаления SRAF, где может произойти нежелательное формирование. SRAF оказывают более заметное влияние на дифракционный спектр, чем изменение размеров целевых элементов и/или добавление к ним. Требование не формировать SRAF ограничивает их использование только при низких дозах. Это может привести к проблемам со стохастическими эффектами. Ненадежный источник: дата=март 2022. Поэтому их основное применение – улучшение глубины резкости для изолированных элементов (плотные элементы не оставляют достаточного пространства для размещения SRAF). Поскольку SRAF перераспределяют энергию в сторону более высоких пространственных частот или порядков дифракции, глубина резкости в большей степени зависит от угла освещения (центра спектра пространственных частот или порядков дифракции), а также от шага (расстояния между пространственными частотами или порядками дифракции). В частности, различные SRAF (положение, форма, размер) могут потребовать различных параметров освещения. Фактически, определенные шаги могут запрещать использование SRAF при определенных углах освещения. Поскольку шаг обычно задан заранее, некоторые углы освещения следует избегать даже при использовании SRAF OPC. Однако, как правило, SRAF не могут быть полноценным решением и могут лишь приближаться к плотному случаю, но не достигать его.