La corrección de proximidad óptica ( OPC ) es una técnica de mejora de la fotolitografía que se usa comúnmente para compensar los errores de imagen debidos a la difracción.o efectos del proceso. La necesidad de OPC se ve principalmente en la fabricación de dispositivos semiconductores y se debe a las limitaciones de la luz para mantener la integridad de la ubicación de los bordes del diseño original, después del procesamiento, en la imagen grabada en la oblea de silicio. Estas imágenes proyectadas aparecen con irregularidades tales como anchos de línea que son más estrechos o más anchos de lo diseñado, estos se pueden compensar cambiando el patrón en la fotomáscara utilizada para la obtención de imágenes. Otras distorsiones, como las esquinas redondeadas, son provocadas por la resolución de la herramienta de imagen óptica y son más difíciles de compensar. Tales distorsiones, si no se corrigen, pueden alterar significativamente las propiedades eléctricas de lo que se estaba fabricando. La corrección de proximidad óptica corrige estos errores moviendo bordes o agregando polígonos adicionales al patrón escrito en la fotomáscara. Esto puede ser impulsado por tablas de búsqueda precalculadas basadas en el ancho y el espaciado entre características (conocido como OPC basado en reglas) o mediante el uso de modelos compactos para simular dinámicamente el patrón final y, por lo tanto, impulsar el movimiento de los bordes, generalmente divididos en secciones. para encontrar la mejor solución (esto se conoce como OPC basado en modelos). El objetivo es reproducir en la oblea semiconductora, lo mejor posible, el diseño original dibujado por el diseñador.
Los dos beneficios más visibles de OPC son corregir las diferencias de ancho de línea observadas entre características en regiones de diferente densidad (p. Ej., Centro frente a borde de una matriz, o líneas anidadas frente a aisladas) y acortamiento del extremo de línea (p. Ej., Superposición de puerta sobre óxido de campo ). En el primer caso, esto se puede utilizar junto con tecnologías de mejora de la resolución , como barras de dispersión (líneas de subresolución situadas junto a líneas que se pueden resolver) junto con ajustes de ancho de línea. Para el último caso, se pueden generar características de "oreja de perro" (serif o cabeza de martillo) al final de la línea en el diseño. OPC tiene un impacto en el costo de la fabricación de fotomáscaras, por lo que el tiempo de escritura de la máscara está relacionado con la complejidad de la máscara y los archivos de datos y, de manera similar, la inspección de la máscara para detectar defectos lleva más tiempo ya que el control de borde más fino requiere un tamaño de punto más pequeño.
Impacto de la resolución: el factor k 1
La resolución convencional limitada por difracción viene dada por el criterio de Rayleigh como dónde es la apertura numérica yes la longitud de onda de la fuente de iluminación. A menudo es común comparar el ancho de la característica crítica con este valor, definiendo un parámetro, tal que el ancho de la característica sea igual Funciones anidadas con se benefician menos de OPC que las características aisladas del mismo tamaño. La razón es que el espectro de frecuencia espacial de las entidades anidadas contiene menos componentes que las entidades aisladas. A medida que disminuye el tono de la característica, la apertura numérica trunca más componentes, lo que resulta en una mayor dificultad para afectar el patrón de la manera deseada.
Impacto de la iluminación y la coherencia espacial
El grado de coherencia de la fuente de iluminación está determinado por la relación entre su extensión angular y la apertura numérica. Esta relación a menudo se denomina factor de coherencia parcial , o. [1] También afecta la calidad del patrón y, por lo tanto, la aplicación de OPC. La distancia de coherencia en el plano de la imagen viene dada aproximadamente por[2] Dos puntos de imagen separados por más de esta distancia no estarán correlacionados, lo que permitirá una aplicación OPC más sencilla. De hecho, esta distancia está cerca del criterio de Rayleigh para valores de cerca de 1.
Un punto relacionado es que el uso de OPC no cambia el requisito de iluminación. Si se requiere iluminación fuera del eje, OPC no se puede usar para cambiar a iluminación en el eje, porque para la iluminación en el eje, la información de la imagen se dispersa fuera de la apertura final cuando se necesita iluminación fuera del eje, lo que evita cualquier imagen.
Impacto de las aberraciones
Las aberraciones en los sistemas de proyección óptica deforman los frentes de onda, o el espectro o la extensión de los ángulos de iluminación, lo que puede afectar la profundidad de enfoque. Si bien el uso de OPC puede ofrecer beneficios significativos a la profundidad de enfoque, las aberraciones pueden compensar con creces estos beneficios. [3] Una buena profundidad de enfoque requiere que la luz difractada viaje en ángulos comparables con el eje óptico, y esto requiere el ángulo de iluminación apropiado. [4] Suponiendo el ángulo de iluminación correcto, OPC puede dirigir más luz difractada a lo largo de los ángulos rectos para un paso dado, pero sin el ángulo de iluminación correcto, tales ángulos ni siquiera surgirán.
Impacto de la exposición múltiple
Como el El factor se ha ido reduciendo constantemente a lo largo de las últimas generaciones de tecnología, el requisito anticipado de pasar a la exposición múltiple para generar patrones de circuito se vuelve más real. Este enfoque afectará la aplicación de OPC, ya que será necesario tener en cuenta la suma de las intensidades de imagen de cada exposición. Este es el caso de la técnica de fotomáscara complementaria , [5] donde se suman las imágenes de una máscara de cambio de fase de apertura alterna y una máscara binaria convencional.
Impacto de los patrones de grabado múltiple
En contraste con la exposición múltiple de la misma película fotorresistente , el modelado de múltiples capas implica el revestimiento, la deposición y el grabado repetidos del fotorresistente para modelar la misma capa del dispositivo. Esto brinda la oportunidad de utilizar reglas de diseño más flexibles para crear un patrón en la misma capa. Dependiendo de la herramienta de litografía utilizada para obtener imágenes con estas reglas de diseño más flexibles, el OPC será diferente. El patrón de grabado múltiple puede convertirse en una técnica popular para las generaciones futuras de tecnología. Una forma específica de patrón de grabado múltiple, que utiliza características de sacrificio de la pared lateral, es actualmente la única forma demostrada de modelar sistemáticamente características de menos de 10 nm. [6] El semitono mínimo corresponde al espesor depositado de la característica de sacrificio.
Aplicación OPC hoy
Hoy en día, OPC rara vez se practica sin el uso de paquetes comerciales de proveedores de automatización de diseño electrónico (EDA). Los avances en algoritmos, técnicas de modelado y el uso de grandes granjas de cómputo han permitido corregir las capas de patrones más críticas de la noche a la mañana, desde las reglas de diseño de 130 nm (cuando se utilizó por primera vez OPC basado en modelos) [7] hasta los diseños más avanzados. de hoy usando reglas de diseño de 32 nm. El número de capas que requieren OPC sofisticado ha aumentado con los nodos avanzados, ya que las capas que antes no eran críticas ahora requieren compensación.
El uso de OPC no se limita a los bajos características que se encuentran comúnmente en la actualidad, pero que se pueden aplicar a cualquier esquema de corrección de imagen deseado que se puede modelar con precisión. Por ejemplo, la corrección del efecto de proximidad en la litografía por haz de electrones se incluye como una capacidad automatizada en las herramientas comerciales de litografía por haz de electrones. Dado que muchos procesos no litográficos exhiben sus propios efectos de proximidad, por ejemplo, pulido químico-mecánico o grabado con plasma , estos efectos se pueden mezclar con el OPC original.
Funciones de asistencia de subresolución (SRAF)
Las funciones de asistencia de subresolución (SRAF) son funciones que están separadas de las funciones específicas, pero ayudan en su impresión, aunque no se imprimen por sí mismas. Los SRAF de impresión son un detractor crítico del rendimiento y requieren modelos OPC adicionales para determinar y eliminar los SRAF donde pueden producirse impresiones no deseadas. [8] Los SRAF tienen efectos más pronunciados en el espectro de difracción que el cambio de tamaño y / o los adjuntos de características específicas. El requisito de no imprimir limita su uso solo con dosis bajas. Esto podría plantear problemas con los efectos estocásticos. [9] Por lo tanto, su aplicación principal es mejorar la profundidad de enfoque para características aisladas (las características densas no dejan suficiente espacio para la colocación de SRAF). Dado que los SRAF redistribuyen la energía hacia frecuencias espaciales más altas u órdenes de difracción, la profundidad de enfoque depende más del ángulo de iluminación (centro del espectro de frecuencias espaciales o órdenes de difracción) así como del tono (separación de frecuencias espaciales u órdenes de difracción). En particular, diferentes SRAF (posición, forma, tamaño) podrían resultar en diferentes especificaciones de iluminación. [10] [11] De hecho, ciertos tonos prohíben el uso de SRAF para ángulos de iluminación específicos. [12] Dado que el paso suele estar predeterminado, se deben evitar algunos ángulos de iluminación incluso con el uso de SRAF OPC. Sin embargo, en general, los SRAF no pueden ser una solución completa y solo pueden abordar el caso denso, no igualarlo. [13]
Ver también
Referencias
- ^ K. Ronse y col., J. Vac. Sci. y Tech. B, vol. 12, págs. 589 - 600 (1994).
- ^ BEA Saleh y MC Teich, Fundamentos de la fotónica , págs. 364-5 (Wiley, 1991).
- ^ A. Kroyan, MD Levenson y FK Tittel , Proc. SPIE 3334, 832 (1998).
- ^ HJ Levinson, Principios de la litografía (2ª ed.) , 2005, págs. 274-276.
- ^ ME Kling y col., Proc. SPIE vol. 3679, págs. 10-17 (1999)
- ^ YK Choi y col., J. Phys. Chem. B, vol. 107, págs. 3340 - 3343 (2003).
- ^ J. Stirniman y M. Rieger. Corrección de proximidad rápida con muestreo de zona. Proc. SPIE Vol. 2197, págs. 294 - 301, (1994).
- ^ K. Kohli y col., Proc. SPIE 10147, 101470O (2017)
- ^ Impresión estocástica de funciones de asistencia de subresolución
- ^ L. Pang y col., Proc. SPIE 7520, 75200X (2009).
- ^ S. Nagahara y col., Proc. SPIE 7640, 76401H (2010).
- ^ X. Shi y col., Proc. SPIE 4689, 985 (2002).
- ^ I. Mochi y col., Proc. SPIE 9776, 97761S (2016).
enlaces externos
- Descripción general de OPC, con diagramas, por Frank Gennari