光學鄰近效應修正(OPC)技術

托托科技的無掩膜光刻設備內(nèi)嵌了光學鄰近效應修正(OPC)技術

OPC技術簡介

圖 1 OPC技術示意圖

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

那什么是OPC技術呢？它是一種應用于半導體光刻中的核心技術，通過調(diào)整在掩膜上透光區(qū)域圖形的拓撲結(jié)構(gòu)，或者在掩膜上添加細小的亞分辨輔助圖形，使得光刻成像結(jié)果盡量接近設計圖形。OPC技術廣泛應用于半導體芯片、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等光刻圖形的細節(jié)修正。

越是精密的圖形（線寬尺度接近光學衍射極限），OPC技術就愈重要，比如在2023年，英偉達在GTC上宣布了一項名為CuLitho的新技術，其中就有一個重要的應用是光刻版圖的OPC修正，利用強大的算力，使得原先需要兩周的運算量，縮短為8小時，極大地推進了5 nm及更高制程的研發(fā)進度。

OPC技術的實現(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（包括光學模型和光刻膠模型），對OPC問題建模并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)學優(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技術結(jié)果展示

托托科技的光刻設備通過近紫外的光（355-405nm），實現(xiàn)百納米級精度的光刻，由此產(chǎn)生OPC技術的需求。通過托托科技軟件內(nèi)嵌的OPC技術，客戶可以輕松實現(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，掩膜圖形分布與設計結(jié)果一致，但是由于光學鄰近效應的存在，圖形與設計目標偏差較大。右側(cè)為托托科技利用OPC技術修正后的光刻結(jié)果，圖形的失真問題得到了明顯改善，與設計結(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，擁有與設計圖更高的契合度。

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技術介紹

托托科技致力于RB-OPC技術(如圖 7)。

(1)設計出測試模型，如光柵、拐角、十字、方格等多種圖形；

(2) 同時設計一系列不同屬性的邊角補償方式；

(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，可以輕松實現(xiàn)更高品質(zhì)的光刻作業(yè)。

圖 7 OPC技術流程

圖 8 修正流程

托托科技所提供的OPC修正模塊的技術核心，是OPC修正規(guī)則庫的建立和OPC驗證。該模塊能夠快速自動識別邊角、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)品的設計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備內(nèi)嵌了OPC技術，客戶無需進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。

托托科技是一家專注于顯微光學加工和顯微光學檢測領域的技術企業(yè)，在基于數(shù)字微鏡器件的無掩膜光刻技術領域中進行了數(shù)年的深入研究和技術積累，致力于給客戶提供新光刻技術，實現(xiàn)無掩膜版光刻精度。