光刻工藝中分辨率增強(qiáng)技術(shù)詳解

文章來(lái)源：睞芯科技LightSense

原文作者：LIG

分辨率增強(qiáng)及技術(shù)(Resolution Enhancement Technique, RET)實(shí)際上就是根據(jù)已有的掩膜版設(shè)計(jì)圖形，通過(guò)模擬計(jì)算確定最佳光照條件，以實(shí)現(xiàn)最大共同工藝窗口(Common Process Window)，這部分工作一般是在新光刻工藝研發(fā)的早期進(jìn)行 。

在IC技術(shù)中，具有更分辨率、更大景深和更大的曝光容許度一直是光學(xué)曝光系統(tǒng)發(fā)展的挑戰(zhàn)，這些需求一直用縮短曝光波長(zhǎng)和發(fā)展新型光阻來(lái)應(yīng)對(duì)。同時(shí)許多分辨率增強(qiáng)技術(shù)也發(fā)展出來(lái)，使得光刻技術(shù)能夠適應(yīng)更小的尺寸。

不管是相移技術(shù)、還是光學(xué)鄰近修正，計(jì)算部分過(guò)于復(fù)雜，都是由計(jì)算光刻軟件完成的。

相移技術(shù)Phase-Shift Technology

相移光罩(phase-shift mask,PSM)是一項(xiàng)重要的分辨率增強(qiáng)技術(shù)，如圖所示。對(duì)于傳統(tǒng)的光罩，光透過(guò)每個(gè)縫隙處的電場(chǎng)強(qiáng)度都是同相，如圖(a)所示，由于光的衍射——衍射是光經(jīng)過(guò)邊緣時(shí)所產(chǎn)生的彎曲現(xiàn)象，光的分布范圍比縫隙寬，一個(gè)縫隙在晶圓上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布如虛線所示，相鄰縫隙的繞射光因重疊增強(qiáng)了縫隙間的電場(chǎng)強(qiáng)度，光強(qiáng)度正比于電場(chǎng)強(qiáng)度的平方，因此兩個(gè)光投影的影像彼此太接近就很難區(qū)分出來(lái)，限制了分辨率。

將相移層復(fù)蓋于相鄰的縫隙上，將使其電場(chǎng)反相，如圖(b)所示，相鄰縫隙的電場(chǎng)會(huì)因相位相差180°而互相抵消。因此，影像可以分辨出來(lái)。要得到180°的相位差，可用一透明材料，其厚度為d=λ/2(n-1)，其中n為相移材料的折射率，λ為波長(zhǎng)。

光學(xué)鄰近修正Optical Proximity Correction

衍射效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響光學(xué)投影成像，各自的圖案會(huì)與鄰近的圖案相互作用衍射相交疊的結(jié)果即所謂的光學(xué)鄰近效應(yīng)，這種效應(yīng)在制程尺寸和其間距達(dá)到光學(xué)系統(tǒng)的分辨極限時(shí)變得越來(lái)越突顯。光學(xué)鄰近修正(optical proimity correction-OPC)是一種用來(lái)減小這種影響增強(qiáng)解析度的技術(shù)，該方法利用光罩上幾何圖形的修正來(lái)補(bǔ)償因衍射效應(yīng)所產(chǎn)生的成像誤差，例如:一條寬度接近解析度極限的線，由于兩個(gè)角的繞射效應(yīng)，出來(lái)的是一條帶有圓角的線，如左圖所示。右圖所示，為在線上的邊角上加一些額外的幾何圖案修正，將印出一條更精確的線。

計(jì)算光刻軟件包

計(jì)算光刻是依靠專用軟件包來(lái)實(shí)施的，這些軟件包都是由專門(mén)的供應(yīng)商提供的。軟件包都是要在GPU上運(yùn)算，于是，計(jì)算光刻技術(shù)軟件庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生。