克日中科院上海光机所提出了一种基于假造边（Virtual Edge）与双采样率像素化掩膜图形（Mask pixelation with two-phase sampling）的快速光学邻近效应修正技能。仿真效果表明该技能具有较高的修正服从，相干结果已发表在《Optics Express》期刊上。
所谓的光学邻近效应是在曝光过程中由于掩膜版上相邻图形之间存在衍射和干涉，投影到晶圆上的图形和掩膜版上的图形不同等。这种图形的不同等重要体现在三个方面：被圆化的角、非匀称特性尺寸CD和收缩的线条，而且随着线宽尺寸的不停微缩，这种效应会愈发严峻：
光学邻近效应修正就是利用盘算方法对掩膜版上的图形举行修正，使得投影到晶圆上的图形只管符合计划要求。一样平常来说当晶圆上的图形线宽小于曝光波长时，好比利用ArF光刻机举行曝光时，当最小线宽小于130nm时就必须对掩膜版上的图形做光学邻近效应修正。
OPC的根本原理是：将光刻形成的终极图形与计划图形举行对比，对因邻近效应产生的图形缺陷和变形在掩膜版制作中举行相应的赔偿，并创建赔偿规则库或赔偿模子。在更先辈的制程中还要思量刻蚀的影响，如许颠末多次赔偿迭代，使得终极在晶圆上形成的图形与计划图形靠近，以包管器件的良率。
资料泉源：OPC流程表示图，公开资料整理，阿尔法经济研究
OPC技能发展到如今，相继出现了基于规则的光学邻近修正（Rule-based Optical Proximity Correction，RB-OPC）、基于模子的光学邻近修正（Model-based Optical Proximity Correction，MB-OPC）、曝光辅助图形、光源优化与掩膜版优化和反演光刻技能等多种技能。
基于规则的光学邻近修正（RB-OPC）
创建赔偿规则库的方式被称为基于规则的光学邻近修正技能，是根据曝光体系的参数，使用大量的光刻实行数据来创建一套修正规则，一样平常用于0.18微米及以上的节点。
在RB-OPC中，一维图形的修正是通过增长或减少计划的线宽来实现，好比线宽150-180nm、间距185-210nm的一维图形，其线宽必须增长11nm。一维图形修正相对简朴。
二维图形的修正规则比力复杂，由于其包罗拐角（内拐角和外拐角）、线条端点和打仗图形等多种情势 。在对二维图形举行OPC修正时，先对图形举行切割，把拐角部门孤立出来，然后对拐角部门做相应的修正。好比外拐角是以角的双方分别平行向外探求，假如在170nm以内有其他图形，边沿向外移动8nm；假如230nm以内有图形，边沿向外移动14nm。
资料泉源：论文资料整理，阿尔法经济研究
规则库计划的要求是可以或许包罗原始图形所要求的全部图形的修正方案，这种技能随着线宽尺寸的微缩，顺应性变得很差。由于固然具体的规则意味着较高的修正精度，但工程师必要斲丧大量时间来找到满足的切分方案来扩充规则库，而且随着图形愈发复杂，时间本钱相应进步的同时OPC精度未必能到达满足的结果。
基于模子的光学邻近效应修正（MB-OPC）
MB-OPC技能自90nm节点开始被广泛应用，该技能是利用严酷的光学模子和光刻胶光化学反应模子来盘算出曝光后的图形。基于MB-OPC技能的修正软件起首把计划图形的边沿辨认出来，让每个边沿可以自由移动。软件仿真出曝光后光刻胶的图形边沿并和计划图形举行对比，两者之间的偏差称为边沿放置偏差，也是用来权衡修正精度的指标。修正软件在运行时移动边沿位置，并盘算出对应的边沿放置偏差，这个过程不停反复直到盘算出的边沿放置偏差到达可以担当的值：
资料泉源：论文资料整理，阿尔法经济研究
线条拐角和两端是修正量最大的部门，OPC软件可以在图形拐角和端点处设置更小的栅格，利用intra-feature fragmentation和inter-feature fragmentation两种方法，使得上述位置处的边沿放置偏差更麋集，修正精度更高：
资料泉源：公开资料整理，阿尔法经济研究
Intra-feature fragmentation是从拐角的极点开始向双方等间距插入更多格点，拐角处格点更多；inter-feature fragmentation是给邻近的图形添加格点。
MB-OPC的关键是创建准确的光刻模子，包罗光学模子和光刻胶模子。由于MB-OPC软件中的模子是半履历性子的，因此实行数据越多，模子中的参数也会拟合的越准确，但是太多的测试图形又使得晶圆数据网络量太大，因此测试图形计划非常关键，这些计划包罗线宽和周期变革的图形、暗场和亮场下的独立图形及差别取向线条的相邻设置等。别的测试图形的选取也非常关键，直接关系到网络的数据是否有用、是否能充实校准OPC模子。
曝光辅助图形（SRAF）
一个器件的原始版图中既包罗麋集分布的图形，也有分布希罕的图形，特殊是逻辑IC的计划，更具有恣意性。麋集分布的图形与希罕分布的图形在光刻工艺中的工艺窗口是不一样的，这就导致共同工艺窗口的变小，由于实用于麋集图形的曝光条件不得当希罕图形的曝光，因此在90nm节点中引进了曝光辅助图形（sub-resolution assistant feature，SRAF）。在现实光刻中曝光辅助图形对光线只起到散射作用，不影响现实的晶圆外貌光刻成像，因此光学邻近修正发展成SRAF+OPC的模式。
曝光辅助图形是一些微小的图形，被放置在希罕计划图形的四周，使希罕图形在光学角度上看起来麋集，这些辅助图形的最小尺寸也必须小于光刻机的分辨率：
资料泉源：SRAF表示图，论文资料整理，阿尔法经济研究
在上图中固定线宽90nm，曝光光源是ArF，光照条件用pitch=180nm（1:1）的麋集图形做了优化，周期从180nm（1:1）麋集线条一连增大到540nm（1:6）的希罕线条，可以看出随着周期增大，光刻工艺窗口（用DOF表征）变小。在周期小于300nm时一个60nm的SRAF放置在相邻线条中心，使得DOF由70nm左右增大到180nm，有用增大了光刻工艺窗口。
SRAF也有基于规则和基于模子之分，此中基于规则的SRAF中，辅助图形的尺寸和放置位置是通过实行来确定的，辅助图形添加的规则和光刻工艺条件也密不可分，假如工艺参数改变，上述规则也要重新产生并验证。
资料泉源：公开资料整理，阿尔法经济研究
基于模子的SRAF是完全通过模子盘算的办法导入。软件根据SRAF尺寸及插入位置盘算出曝光工艺窗口，然后不停调解参数直到得到最大的工艺窗口，以包管终极的效果能复合掩膜版制备要求。
光源优化和掩膜版优化（SMO+OPC）
RB-OPC、MB-OPC和SRAF是基于通例照明、环形照明、四极照明和在轴四极照明等传统的照明方式，而在ArFi浸没式光刻等先辈光刻机中下，照明体系的进步实现了所谓的自由情势的照明，好比不对称四极照明和X、Y方向不对成的四极照明等。这种自由情势的光照由许多光照像素构成，光刻机中的盘算机步伐控制光照像素形成所需的光照条件。
资料泉源：常见离轴照明方式，公开资料整理，阿尔法经济研究
SMO+OPC优化仿真盘算的原理与MB-OPC雷同，对掩膜版图形边沿做移动，在模子中引入曝光能量、DOF和掩膜版图形尺寸扰动，盘算其与晶圆上目的图形的边沿放置偏差，颠末不停盘算迭代，找到最佳的光照条件和OPC。固然由于光照参数和掩膜版图形可以同时变革，优化盘算出的效果大概不是唯一的，因此可通过限定参数的方式使盘算效果收敛。
资料泉源：SMO+OPC结果表示图，论文资料整理，阿尔法经济研究
在一个接纳了SMO和OPC技能的典范数据流程下，起首从计划文件中找到关键的部门并截取出来，然后把这些关键部门输入到SMO软件中不停调解光照参数循环盘算，直到输出的效果符合要求，末了把SMO中取得的光照参数输入到OPC软件中举行盘算。除了掩膜版图形修正外，SMO+OPC数据处置惩罚的输出另有一个具体的光照强度分布图，可以直接用于设置光刻机光照条件。好比下图中是用于20nm节点的第二金属层曝光，在X方向实现80nm周期图形，在Y方向实现160nm周期图形，DOF到达100nm左右。该技能在20nm及以下节点中广泛应用，部门用于28nm节点，以办理一些特别困难的曝光。
资料泉源：论文资料整理，阿尔法经济研究
写在末了
中科院上海光机所的基于假造边与双采样率像素化掩膜图形的快速OPC技能可以或许将差别范例的成像失真归结为两种范例的成像非常，即内缩非常与外扩非常，使用差别的成像非常检测模板，依次在掩模图形的边沿和拐角等表面偏移判定位置举行局部成像非常检测，确定非常范例及非常地区的范围。根据非常检测位置与非常地区范围，自顺应产生假造边，通过移动假造边调解掩模的局部透过率分布，从而修正局部成像非常，借助修正计谋和修正束缚，实现高效的局部修正和全局表面保真度控制。别的双采样率像素化掩模充实使用了成像体系的衍射受限属性，在粗采样网格上举行成像盘算与非常检测，在杰出样网格上举行掩模修正，分身了成像盘算服从与掩模修正分辨率。
资料泉源：上海光机所新OPC技能结果表示图，上海光机所官网，阿尔法经济研究
通过官网这段话，可以看出，上海光机所对已有的OPC技能实现了很大的优化，有利于进步光刻工艺质量，至于该项技能可否尽快应用于晶圆厂，还需进一步关注。别的中国半导体财产的最大短板照旧来自制造环节，尤其是关键装备和质料的命根子仍攥在国外企业手里。
米国在把中芯国际等中国科技企业拉入实体清单的同时还启动了《创新和竞争法案》，此举显着针对中国半导体财产，将来米国通过"窗口引导"半导体装备公司来收紧对中国的供应，非常倒霉于国内项目建立和人才引进。芯谋研究顾问军以为，中国半导体财产想破局，在连续加泰半导体财产支持的同时，还要精准专业，重点支持半导体制造业，只有牵住制造这个财产牛鼻子，才气更好发挥政策的通报效应和倍增效应。
实现这一目的的重任照旧着落在上海微电子等关键装备企业身上，上海光机所的新技能仍属锦上添花之作。
参考资料：
沈泫,史峥：基于光刻模子的光学邻近校正切分优化方法[J].盘算机工程,2011,37(23):217-219
韦亚一,粟雅娟,刘艳松：先导光刻中的光学相近效应修正[J].微纳电子技能,2014,51(3):187-192
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发表于 2020-12-24 03:59:37
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