Curvilinear Mask Patterning For Maximizing Lithography Capability

Ripubblicato da Platone

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Le maschere sono sempre state una parte essenziale del processo di litografia nell'industria dei semiconduttori. Con le caratteristiche stampate più piccole già sotto la lunghezza d'onda sia per i casi DUV che EUV al limite, i modelli di maschera giocano un ruolo più cruciale che mai. Inoltre, nel caso della litografia EUV, la produttività è un problema, quindi l'efficienza della proiezione della luce dalla maschera al wafer deve essere massimizzata.

Conventional Manhattan features (named after the Manhattan skyline) are known for their sharp corners, which naturally scatter light outside the numerical aperture of the optical system. In order to minimize such scattering, one may to turn to Inverse Lithography Technology (ILT), which will allow curvilinear feature edges on the mask to replace sharp corners. To give the simplest example where this may be useful, consider the target optical image (or aerial image) at the wafer in Figure 1, which is expected from a dense contact array with quadrupole or QUASAR illumination, resulting in a 4-beam interference pattern.

Pattern di maschere curvilinee 1

Figura 1. Un'immagine di contatto denso dall'illuminazione quadrupolare o QUASAR, risultante in un modello di interferenza a quattro raggi.

Quattro raggi interferenti non possono produrre angoli acuti in corrispondenza del wafer, ma un angolo un po' arrotondato (derivato dai termini sinusoidali). Un angolo acuto sulla maschera produrrebbe la stessa rotondità, ma con meno luce che arriva al wafer; una buona parte della luce è stata dispersa. È possibile ottenere un trasferimento più efficiente della luce al wafer se la caratteristica della maschera ha un bordo curvilineo con la stessa rotondità, come nella Figura 2.

caratteristica rotonda E Fig 2

Figura 2. Caratteristica della maschera che mostra un bordo curvilineo simile all'immagine sul wafer mostrato nella Figura 1. La rotondità del bordo idealmente dovrebbe essere la stessa.

La quantità di luce diffusa può essere ridotta a 0 idealmente con bordi curvilinei. Tuttavia, nonostante il vantaggio dei bordi curvilinei, è stato difficile creare maschere con queste funzionalità, poiché i bordi curvilinei richiedono l'archiviazione di più informazioni sullo scrittore di maschere rispetto alle funzionalità di Manhattan, riducendo il throughput del sistema a causa del tempo di elaborazione aggiuntivo. Il volume di dati richiesto per rappresentare le forme curvilinee può essere un ordine di grandezza superiore rispetto alle corrispondenti forme di Manhattan. I masterizzatori di maschere a più raggi, disponibili solo di recente, compensano la perdita di produttività.

Anche la sintesi della maschera (progettazione delle caratteristiche sulla maschera) e la preparazione dei dati della maschera (conversione delle suddette caratteristiche nei dati utilizzati direttamente dall'autore della maschera) devono essere aggiornate per accogliere le caratteristiche curvilinee. Synopsys ha recentemente descritto i risultati del suo aggiornamento curvilineo. Due funzionalità evidenziate per la sintesi delle maschere sono Machine Learning e Parametric Curve OPC. Il machine learning viene utilizzato per addestrare un modello di deep learning continuo su clip selezionate. Parametric Curve OPC rappresenta l'output del layer curvilineo come una sequenza di forme di curve parametriche, al fine di ridurre al minimo il volume dei dati. La preparazione dei dati della maschera comprende quattro parti: Mask Error Correction (MEC), Pattern Matching, Mask Rule Check (MRC) e Fracture. Si suppone che MEC compensi gli errori del processo di scrittura della maschera, come la dispersione di elettroni dal multistrato EUV. Le operazioni di corrispondenza dei modelli ricercano le forme corrispondenti e diventano più complicate senza restrizioni ai soli bordi a 90 e 45 gradi. Allo stesso modo, MRC ha bisogno di nuove regole per rilevare le violazioni che coinvolgono forme curve. Infine, la frattura deve non solo preservare i bordi curvi, ma anche supportare gli scrittori di maschere a più raggi.

Synopsys include tutte queste funzionalità nel suo sistema di elaborazione dati curvilineo full-chip, che sono completamente descritte dal white paper qui: https://www.synopsys.com/silicon/resources/whitepapers/curvilinear_mask_patterning.html.