光學(xué)鄰近效應(yīng)修正(OPC)技術(shù)

托托科技的無掩膜光刻設(shè)備內(nèi)嵌了光學(xué)鄰近效應(yīng)修正(OPC)技術(shù)

OPC技術(shù)簡介

圖 1 OPC技術(shù)示意圖

在半導(dǎo)體制造技術(shù)中，光刻是一種對紫外敏感的光刻膠進(jìn)行空間選擇性曝光的技術(shù)。不過，由于物理限制(如衍射效應(yīng)和光學(xué)影像形變等)，光刻所得到的圖形產(chǎn)生圓角及失真，無法制備出與設(shè)計(jì)相符的圖形樣品。這就需要使用光學(xué)鄰近效應(yīng)修正(Optical Proximity Correction，OPC)技術(shù)，以確保光刻圖案的可靠性和精確性。

那什么是OPC技術(shù)呢？它是一種應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻中的核心技術(shù)，通過調(diào)整在掩膜上透光區(qū)域圖形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，或者在掩膜上添加細(xì)小的亞分辨輔助圖形，使得光刻成像結(jié)果盡量接近設(shè)計(jì)圖形。OPC技術(shù)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片、微流控、傳感器、超材料、生物醫(yī)療微器件、微流體和微光子與光子學(xué)等光刻圖形的細(xì)節(jié)修正。

越是精密的圖形（線寬尺度接近光學(xué)衍射極限），OPC技術(shù)就愈重要，比如在2023年，英偉達(dá)在GTC上宣布了一項(xiàng)名為CuLitho的新技術(shù)，其中就有一個(gè)重要的應(yīng)用是光刻版圖的OPC修正，利用強(qiáng)大的算力，使得原先需要兩周的運(yùn)算量，縮短為8小時(shí)，極大地推進(jìn)了5 nm及更高制程的研發(fā)進(jìn)度。

OPC技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法有兩種，基于規(guī)則的rule based OPC（RB-OPC）和基于模型的model based OPC（MB-OPC）。RB-OPC是預(yù)先建立圖形修正的規(guī)則庫，然后通過查表來修正掩膜圖形。MB-OPC是利用光刻成像模型（包括光學(xué)模型和光刻膠模型），對OPC問題建模并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)優(yōu)化問題，結(jié)合算法優(yōu)化出掩膜的結(jié)構(gòu)和圖形。

托托科技OPC技術(shù)結(jié)果展示 

托托科技的光刻設(shè)備通過近紫外的光（355-405nm），實(shí)現(xiàn)百納米級(jí)精度的光刻，由此產(chǎn)生OPC技術(shù)的需求。通過托托科技軟件內(nèi)嵌的OPC技術(shù)，客戶可以輕松實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的光刻作業(yè)。

以下圖片的左側(cè)為修正前初始光刻掩膜結(jié)構(gòu)及其光刻結(jié)果，掩膜圖形分布與設(shè)計(jì)結(jié)果一致，但是由于光學(xué)鄰近效應(yīng)的存在，圖形與設(shè)計(jì)目標(biāo)偏差較大。右側(cè)為托托科技利用OPC技術(shù)修正后的光刻結(jié)果，圖形的失真問題得到了明顯改善，與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)已十分的接近。

圖中可見，圖形的內(nèi)外角明顯變得更銳利，擁有與設(shè)計(jì)圖更高的契合度。

圖 3 組合圖形(內(nèi)外角)修正結(jié)果

圖 4 十字圖案(內(nèi)外角)修正結(jié)果

圖 5 光柵(外角)修正結(jié)果

圖6方塊(外角)修正結(jié)果

托托科技OPC技術(shù)介紹

托托科技致力于RB-OPC技術(shù)(如圖 7)。

(1)設(shè)計(jì)出測試模型，如光柵、拐角、十字、方格等多種圖形；

(2)       同時(shí)設(shè)計(jì)一系列不同屬性的邊角補(bǔ)償方式；

(3)       結(jié)合光刻工藝(曝光、顯影)結(jié)果，測量并收集其修正規(guī)則數(shù)據(jù)；

(4)       編寫OPC修正規(guī)則庫，建立圖形修正的規(guī)則化表格；

(5)       用戶通過軟件內(nèi)嵌的OPC技術(shù)，可以輕松實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的光刻作業(yè)。

圖 7 OPC技術(shù)流程

圖 8 修正流程

托托科技所提供的OPC修正模塊的技術(shù)核心，是OPC修正規(guī)則庫的建立和OPC驗(yàn)證。該模塊能夠快速自動(dòng)識(shí)別邊角、線寬等要素，根據(jù)規(guī)則數(shù)據(jù)庫對結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的優(yōu)化和修正，較大程度地確保最終產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精確性以及各種圖形的完整呈現(xiàn)。托托科技的無掩膜光刻設(shè)備內(nèi)嵌了OPC技術(shù)，客戶無需進(jìn)行繁瑣的工藝論證及優(yōu)化，可一鍵調(diào)用我們的數(shù)據(jù)庫，完成修正工作，獲得更高品質(zhì)的光刻結(jié)果。

托托科技專注于顯微光學(xué)加工和顯微光學(xué)檢測領(lǐng)域，在基于數(shù)字微鏡器件的無掩膜光刻技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)行了數(shù)年的深入研究和技術(shù)積累，致力于給客戶提供光刻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超高無掩膜版光刻精度。