【光学邻近效应概述1700字】

光学邻近效应概述光学邻近效应光学邻近效应是光刻工艺中一项难以回避的难题。光学邻近效应指的是在光学光刻工艺中，激光透过掩模版时由于光的衍射效应引起的邻近反应，使得光刻出的图案出现偏差，从而带来的光刻硅晶图像失真的情况。如图1.4为一个简单的光刻成像系统。可以看出，蚀刻后的硅晶图像与原掩模版图像之间存在一定差距，这主要是由于光学邻近效应带来的失真现象，在具体工艺实践中极易产生短路、断路等情况，影响芯片制造的成品率。图STYLEREF1\s1.SEQ图\*ARABIC\s14光刻成像系统光刻过程中，掩模图案并不会完全精确地打印成光刻图案的电路图，而是会受到衍射效应影响，经历一系列傅里叶变换才打印到晶圆上。激光物镜获取衍射图案后，经由一系列特定波长的光对覆盖衬底的硅片光阻上选择性地照射，并投影掩模电路图像。受制于物镜的尺寸，光刻到硅片上形成电路图像时可能会损失衍射级别更高的光刻图案，造成光刻图案失真的现象[7]。为了能够尽可能地确保掩模上的电路图像精准地刻到晶圆上，物镜应至少考虑到相对额定±1强度的光刻强度。考虑到以上因素，设计间距与光源、物镜的关系符合公式1.1。1p其中，p表示光刻掩模版的设计间距，即电路设计允许的紧密程度；λ表示光刻所用激光光源的波长，NA则是激光物镜的孔径参数。物镜的孔径参数可以直接影响其电路版图的容量，这一参数可以由公式1.2得出。NA=nsin其中，n是光刻胶或其它光刻介质的折射率参数，受介质本身属性影响；θmax是激光物镜所能够接收到的最大角度的衍射光的角度参数。右式中，D是激光物镜的直径参数，即物镜的孔径，而f由上可知，当光刻光源的波长远小于或等于设计间距时，晶圆上的成像会达到理想状态，光刻出的图案能与掩模版电路图案相差不多，几乎不会产生光刻版图与掩模版图之间失真的情况。然而，设计间距与光源波长的进步却并不同步。随着光刻工艺的不断进步，达到14nm甚至7nm节点，而光刻光源波长的革新却停滞不前，目前仍在193nm的瓶颈，光源的波长早已大大超出掩模版的孔径。这就造成一种名为光学邻近效应(OpticalProximityEffects，OPE)[8]的现象，指的是激光透过掩模版上的电路版图进行光刻时，受到光源衍射效应的影响，打印出的晶圆表面电路版图出现失真的情况，产生一系列影响芯片成品率的图案缺陷。在图1.4中，左边以Core为中心的电路图案为掩模版的目标电路图，经由右边的一系列光刻过程，得到右下方的虚线框中的光刻版图。对比两者看出，光学邻近效应影响严重，出现了边角钝化、长边内缩等现象，些许版图区域甚至有缺失的情况。愈是精细的版图愈容易出现这种情况。在实际的光刻结果中，这些现象极易引起短路、断路等后果，严重影响集成电路芯片的良品率，带来难以估量的经济损失。光学邻近效应矫正如上文所述，光学邻近效应是光刻工艺中难以回避的挑战，它可能会造成光刻过程中图案打印失真的情况，进一步造成短路、断路等后果，影响电路功能，以至于降低集成电路产品的良品率，这一直都是工业界所面对的难题。考虑到已经光刻到晶圆上的电路图案修复起来开销较大，较为繁琐，因此以现有的技术手段，最为广泛使用的修复方法之一是通过修改掩模版电路图来迎合光刻图案避免产生失真的情况，即直接修复掩模版来适应光刻后的光学邻近效应以达到预想图案的目的。如图1.5所示，当直接使用原始电路图作为掩模时，可能会出现图像失真的情况，但适当修改掩模版的图案以后，得到的电路图则可以更加接近原始的目标电路图。图STYLEREF1\s1.SEQ图\*ARABIC\s15对掩模版进行光学邻近效应矫正通过修改容易产生失真的掩模图案的细节，来获得更接近目标电路图的晶圆图案，保证生产过程中设计的图形的边缘刻蚀能够更加接近原始目标版图，这种设计技术被称作光学邻近效应矫正（OpticalProximityCorrection）。在传统的设计流程中，经常使用基于经验的光学邻近效应矫正，即根据事先确定的规则提前对掩模设计图形做好对应的修正，如果工艺条件发生变化，修正规则也将重新制定。随着技术的发展，工业界在近年已经开始广泛使用基于模型的光学邻近效应修正。这种方法通常基于深度学习技术，其关键是建立精准的光刻