Технологии повышения разрешения - Resolution enhancement technologies
Технологии повышения разрешения методы, используемые для изменения фотошаблоны в литографические процессы раньше делал интегральные схемы (Микросхемы или «микросхемы»), чтобы компенсировать ограничения в оптическое разрешение проекционных систем. Эти процессы позволяют создавать функции, выходящие далеко за пределы, которые обычно применяются из-за Критерий Рэлея. Современные технологии позволяют создавать элементы порядка 5нанометры (нм), что намного ниже нормального разрешения, возможного при использовании глубокий ультрафиолет (DUV) свет.
Фон
Интегральные схемы создаются в многоэтапном процессе, известном как фотолитография. Этот процесс начинается с проектирования схемы ИС в виде ряда слоев, которые будут нанесены на поверхность листа кремния или другого материала. полупроводник материал, известный как вафля.
Каждый слой окончательного дизайна нанесен на фотомаска, который в современных системах состоит из тонких линий хрома, нанесенного на высокоочищенное кварцевое стекло. Хром используется, потому что он очень непрозрачен для ультрафиолетового света, а кварц, потому что он имеет ограниченное тепловое расширение при интенсивном нагреве источников света, а также очень прозрачен для ультрафиолетовый свет. Маска помещается на пластину и затем подвергается воздействию интенсивного источника ультрафиолетового света. Ультрафиолетовый свет запускает химические реакции, представляет собой тонкий слой фоторезист на поверхности пластины, вызывая физическое воссоздание фотографического рисунка на пластине.
Когда свет светит на узор, подобный тому, что на маске, дифракция возникают эффекты. Это приводит к тому, что резко сфокусированный свет УФ-лампы распространяется на дальнюю сторону маски и становится все более расфокусированным на расстоянии. В ранних системах 1970-х годов для предотвращения этих эффектов требовалось, чтобы маска находилась в прямом контакте с пластиной, чтобы уменьшить расстояние от маски до поверхности. Когда маска поднималась, она часто снимала резист и разрушала пластину. В конечном итоге получение изображения без дифракции было решено с помощью выравниватель проекции системы, которые доминировали в производстве микросхем в 1970-х и начале 1980-х годов.
Неустанный драйв Закон Мура в конечном итоге достигли предела возможностей выравнивателей проекции. Были предприняты попытки продлить срок их службы за счет перехода на все более высокие длины волн УФ, сначала в DUV, а затем в EUV, но небольшое количество света, испускаемого на этих длинах волн, делало машины непрактичными, требуя огромных ламп и длительного времени экспозиции. Это было решено за счет введения степперы, который использовал маску гораздо большего размера и использовал линзы для уменьшения изображения. Эти системы продолжали совершенствоваться так же, как и элайнеры, но к концу 1990-х годов также столкнулись с теми же проблемами.
В то время велись серьезные споры о том, как продолжить переход к более мелким функциям. Системы, использующие экситимерные лазеры в области мягкого рентгеновского излучения были одним из решений, но они были невероятно дорогими и с ними было трудно работать. Именно в это время начали использоваться улучшения разрешения.
Основная концепция
Основная концепция, лежащая в основе различных систем повышения разрешения, - это творческое использование дифракции в одних местах для компенсации дифракции в других. Например, когда свет рассеивается вокруг линии на маске, он образует серию ярких и темных линий, или «полос». это расширит желаемый резкий узор. Чтобы компенсировать это, наносится второй узор, дифракционный узор которого перекрывается с желаемыми характеристиками, а чьи полосы располагаются так, чтобы перекрывать исходный узор, чтобы произвести противоположный эффект - темный на свету или наоборот. Добавляются несколько таких объектов, и комбинированный узор дает исходный элемент. Обычно на маске эти дополнительные элементы выглядят как дополнительные линии, параллельные желаемому элементу.
Добавление этих улучшающих функций было областью постоянного улучшения с начала 2000-х годов. В дополнение к использованию дополнительного рисунка современные системы добавляют материалы с фазовым сдвигом, множественное создание рисунка и другие методы. Вместе они позволили размеру элемента продолжать уменьшаться на порядки ниже дифракционного предела оптики.
Использование повышения разрешения
Традиционно после преобразования конструкции ИС в физическую макет, то время проверено, а полигоны сертифицированы как DRC-чистый, ИС была готова к изготовлению. Файлы данных, представляющие различные слои, были отправлены в магазин масок, который использовал оборудование для записи масок для преобразования каждого слоя данных в соответствующую маску, а маски были отправлены на фабрику, где они использовались для многократного изготовления конструкций из кремния. В прошлом создание Макет ИС был конец участия автоматизация проектирования электроники.
Однако, как Закон Мура привело к уменьшению размеров элементов, новые физические эффекты, которые в прошлом можно было эффективно игнорировать, теперь влияют на элементы, сформированные на кремниевой пластине. Таким образом, даже несмотря на то, что окончательная компоновка может отражать то, что требуется в кремнии, компоновка все же может претерпеть значительные изменения с помощью нескольких инструментов EDA, прежде чем маски будут изготовлены и отправлены. Эти изменения необходимы не для того, чтобы вносить какие-либо изменения в устройство в том виде, в котором оно было разработано, а просто для того, чтобы производственное оборудование, часто приобретаемое и оптимизированное для изготовления микросхем на одно или два поколения позже, доставляло новые устройства. Эти изменения можно разделить на два типа.
Первый тип - это коррекция искажений, а именно предварительная компенсация искажений, присущих производственному процессу, будь то на этапе обработки, например: фотолитография, травление, планаризация и напыление. Эти искажения измеряются и подбирается подходящая модель, компенсация обычно выполняется с использованием алгоритма на основе правила или модели. При применении к искажениям печати во время фотолитографии эта компенсация искажений известна как Коррекция оптического приближения (OPC).
Второй тип улучшения прицельной сетки включает в себя фактическое улучшение технологичности или разрешения процесса. Примеры этого включают:
| RET Техника | Повышение технологичности |
|---|---|
| Полосы рассеяния | Вспомогательные функции с дополнительным разрешением, улучшающие глубину резкости отдельных объектов. |
| Маска фазового сдвига | Травление кварца в определенных областях маски (alt-PSM) или замена хрома слоем силицида молибдена со сдвигом фазы (ослабленный встроенный PSM) для улучшения контроля CD и увеличения разрешения |
| Двойной или множественный узор | Включает в себя разложение дизайна на несколько масок, чтобы обеспечить печать более плотных тонов. |
Для каждого из этих методов повышения технологичности существуют определенные макеты, которые либо не могут быть улучшены, либо вызывают проблемы при печати. Они классифицируются как несовместимые макеты. Их избегают либо на стадии проектирования - используя, например, радикально ограничивающие правила проектирования и / или создавая дополнительные проверки DRC, если это необходимо. Как литографические компенсации, так и улучшения технологичности обычно группируются под заголовком «Методы повышения разрешения» (RET). Такие методы использовались с момента появления узла 180 нм и стали более агрессивно использоваться в качестве минимального размера элемента, поскольку он значительно меньше длины волны изображения, которая в настоящее время ограничена 193 нм.
Это тесно связано с более общей категорией дизайн по технологичности (IC) или DFM.
После RET следующим шагом в потоке EDA обычно является подготовка данных маски.
Смотрите также
Рекомендации
- Справочник по автоматизации проектирования электроники для интегральных схем, Лаваньо, Мартин и Шеффер, ISBN 0-8493-3096-3 Обзор поля, из которого было составлено это резюме, с разрешения.