Technologie pro vylepšení rozlišení - Resolution enhancement technologies

Technologie pro vylepšení rozlišení jsou metody používané k úpravě fotomasky v litografické procesy zvyklý dělat integrované obvody (Integrované obvody nebo čipy) jako kompenzace za omezení v optické rozlišení projekčních systémů. Tyto procesy umožňují vytváření funkcí daleko za hranicí, která by normálně platila kvůli Rayleighovo kritérium. Moderní technologie umožňují vytváření funkcí v řádu 5nanometry (nm), hluboko pod normální rozlišení, které je možné pomocí hluboké ultrafialové (DUV) světlo.

Pozadí

Integrované obvody jsou vytvářeny v několika krocích známých jako fotolitografie. Tento proces začíná návrhem obvodu IC jako série vrstev, které budou vzorovány na povrch listu křemíku nebo jiného polovodič materiál známý jako a oplatka.

Každá vrstva dokonalého designu je vzorována na a fotomaska, který je v moderních systémech vyroben z jemných linií chromu uložených na vysoce čištěném křemenném skle. Chrom se používá proto, že je vysoce neprůhledný vůči UV záření, a křemen, protože má omezenou tepelnou roztažnost pod intenzivním teplem světelných zdrojů a je vysoce transparentní pro ultrafialový světlo. Maska je umístěna přes oplatku a poté vystavena působení zdroje intenzivního UV světla. UV světlo řídí chemické reakce je tenká vrstva fotorezist na povrchu oplatky, což způsobí, že se fotografický vzor fyzicky znovu vytvoří na oplatce.

Když světlo svítí na takový vzor na masce, difrakce dojde k účinkům. To způsobí, že se ostře zaostřené světlo z UV lampy rozšíří na opačné straně masky a bude na vzdálenost stále více neostré. V časných systémech v 70. letech bylo zabránění těmto účinkům nutné umístit masku do přímého kontaktu s destičkou, aby se zmenšila vzdálenost od masky k povrchu. Když byla maska ​​zvednuta, často stáhla odporový povlak a zničila tu oplatku. Produkce obrazu bez difrakce byla nakonec vyřešena prostřednictvím zarovnání projekce systémy, které dominovaly ve výrobě čipů v 70. a na začátku 80. let.

Neúnavná jízda Moorův zákon nakonec dosáhl limitu toho, co zvládly vyrovnávače projekce. Bylo vynaloženo úsilí na prodloužení jejich životnosti přechodem na stále vyšší vlnové délky UV, nejprve na DUV a poté na EUV, ale malé množství světla vydávané při těchto vlnových délkách dělalo stroje nepraktickými, což vyžadovalo obrovské lampy a dlouhé doby expozice. To bylo vyřešeno zavedením steppery, který používal masku v mnohem větších velikostech a používal čočky ke zmenšení obrazu. Tyto systémy se nadále zlepšovaly podobným způsobem jako stavěče, ale koncem 90. let se také potýkaly se stejnými problémy.

V té době se vedly značné debaty o tom, jak pokračovat v přechodu na menší funkce. Systémy využívající excitační lasery v oblasti měkkých rentgenových paprsků bylo jedno řešení, ale bylo to neuvěřitelně drahé a obtížně se s nimi pracovalo. V této době se začalo používat vylepšení rozlišení.

Základní koncept

Základním konceptem, který je základem různých systémů pro vylepšení rozlišení, je kreativní využití difrakce na určitých místech k vyrovnání difrakce v jiných. Například když se světlo ohne kolem čáry na masce, vytvoří řadu jasných a tmavých čar nebo „pásů“. tím se rozšíří požadovaný ostrý vzor. Aby se to vyrovnalo, je uložen druhý vzor, ​​jehož difrakční vzor se překrývá s požadovanými vlastnostmi, a jehož pásy jsou umístěny tak, aby překrývaly původní obrazce, aby vytvořil opačný efekt - tmavý na světlo nebo naopak. Přidá se více funkcí tohoto druhu a kombinovaný vzor vytvoří původní prvek. Typicky na masce tyto další funkce vypadají jako další čáry ležící rovnoběžně s požadovanou funkcí.

Přidání těchto funkcí vylepšení je od počátku dvacátých let 20. století oblastí neustálého zlepšování. Kromě použití dalších vzorů přidávají moderní systémy materiály pro fázový posun, vícenásobné vzorování a další techniky. Společně umožnili, aby se velikost prvku nadále zmenšovala řádově pod difrakční limit optiky.

Vylepšení rozlišení

Tradičně poté, co byl design IC převeden na fyzický rozložení, načasování ověřeno a polygony mají certifikát DRC-clean, IC byl připraven k výrobě. Datové soubory představující různé vrstvy byly odeslány do obchodu s maskami, který pomocí zařízení pro psaní masek převedl každou datovou vrstvu na odpovídající masku, a masky byly odeslány do továrny, kde byly použity k opakované výrobě vzorů v křemíku. V minulosti bylo vytvoření IC rozložení byl konec zapojení automatizace elektronického designu.

Nicméně, jak Moorův zákon posunul vlastnosti do stále menších rozměrů, nové fyzické efekty, které bylo možné v minulosti účinně ignorovat, nyní ovlivňují vlastnosti, které se tvoří na křemíkové desce. Takže i když konečné rozložení může představovat to, co je v křemíku požadováno, rozložení může ještě projít dramatickými změnami prostřednictvím několika nástrojů EDA, než budou masky vyrobeny a odeslány. Tyto změny jsou nutné, aby se neprováděly žádné změny v zařízení, jak bylo navrženo, ale aby se výrobním zařízením, často zakoupeným a optimalizovaným pro výrobu integrovaných obvodů o jednu nebo dvě generace pozadu, umožnilo dodávat nová zařízení. Tyto změny lze klasifikovat jako dva typy.

Prvním typem jsou korekce zkreslení, konkrétně předběžná kompenzace zkreslení inherentních ve výrobním procesu, ať už z kroku zpracování, jako například: fotolitografie, leptání, planárizace a ukládání. Tato zkreslení se měří a přizpůsobí se vhodný model, kompenzace se obvykle provádí pomocí pravidla nebo algoritmu založeného na modelu. Při použití na zkreslení tisku během fotolitografie je tato kompenzace zkreslení známá jako Optická korekce blízkosti (OPC).

Druhý typ vylepšení síťky zahrnuje skutečné zlepšení vyrobitelnosti nebo rozlišení procesu. Mezi příklady patří:

Pro každou z těchto technik zlepšování vyrobitelnosti existují určitá rozvržení, která nelze vylepšit nebo způsobit problémy v tisku. Jsou klasifikovány jako nevyhovující rozložení. Tomu se lze vyhnout buď ve fázi návrhu - například pomocí radikálně omezujících pravidel návrhu nebo případně vytvořením dodatečných kontrol DRC. Jak litografické kompenzace, tak vylepšení vyrobitelnosti jsou obvykle seskupeny pod hlavičkami technik vylepšení rozlišení (RET). Takové techniky se používají od 180nm uzlu a staly se agresivnějšími jako minimální velikost prvku, protože významně poklesla pod vlnovou délku zobrazování, v současné době omezenou na 193 nm.

To úzce souvisí a je součástí obecnější kategorie design pro vyrobitelnost (IC) nebo DFM.

Po RET je obvykle dalším krokem v toku EDA příprava dat masky.

Viz také

• Technologie vylepšení rozlišení

Reference

• Příručka pro elektronickou automatizaci designu pro integrované obvody, předložili Lavagno, Martin a Scheffer, ISBN  0-8493-3096-3 Průzkum pole, ze kterého byl tento souhrn odvozen, se svolením.