Kaster litografi en kurve:Forskning introducerer maske wafer co-optimering metode

I hjertet af den avancerede halvlederchipteknologi ligger en kritisk udfordring:at skabe mindre, mere effektive elektroniske komponenter. Denne udfordring er især tydelig inden for litografi, den proces, der bruges til at skabe indviklede mønstre på halvledermaterialer (kaldet wafers) til produktion af chips.

Litografi bruger en slags skabelon, kaldet en fotomaske - eller bare maske - til at skabe mønstre på halvlederwafere. Industrien leder altid efter metoder, der forbedrer opløsning og fremstillingsevne for både masker og wafere, hvilket vil producere hurtigere chips med højere udbytte af korrekt fungerende chips.

Beregningslitografiteknikker, der forbedrer opløsning og mønstergengivelse, såsom optisk nærhedskorrektion (OPC), har gjort betydelige fremskridt med hensyn til at løse disse udfordringer ved at modificere de individuelle maskemønstre for at forbedre både maske- og waferudskrivning.

Invers litografiteknologi (ILT) - en matematisk streng omvendt tilgang, der bestemmer maskeformerne, der vil producere de ønskede resultater på waferen - er blevet set som en lovende løsning på mange af udfordringerne ved litografi til avancerede chips. Siden introduktionen for mere end ti år siden, har der været adskillige undersøgelser, der viser, at især krumlinjede ILT-maskeformer giver de bedste wafer-resultater.

Indtil for nylig har kørselstiderne forbundet med denne beregningsteknik dog begrænset dens praktiske anvendelse til kritiske "hotspots" på chips. I 2019 blev et helt nyt, specialbygget system foreslået, inklusive en unik GPU-accelereret tilgang, der emulerer et enkelt, kæmpe GPU/CPU-par, der kan beregne en hel ILT-løsning med fuld chip på én gang. Denne nye tilgang, systematisk designet til ILT- og GPU-acceleration, gjorde fuld-chip ILT til en praktisk realitet i produktionen.

Denne tilgang var imidlertid afhængig af multi-beam maskeskrivning, en vigtig ny udvikling inden for maskeskrivning, der er pixelbaseret og det samme er formagnostisk med hensyn til skrivetid. Spørgsmålet, der stod tilbage, var, om fordelene ved fuld-chip, krumlinjet ILT kunne udvides til de variable formede stråle (VSB) maskeskrivere, der skriver retlinede (og nogle gange trekantede) former i stedet for pixels, og som udgør størstedelen af ​​maskeskrivere rundt om i verden i dag.

Mens VSB-skribenter hurtigt skaber større rektangulære former ved at skrive et rektangulært billede ad gangen, kan komplekse maskemønstre være et problem, fordi det store antal små rektangler, der er nødvendige for at skabe dem, ville tage for lang tid at skrive.

Rapportering af deres arbejde i Journal of Micro/Nanopatterning, Materials, and Metrology , opfandt holdet hos D2S, Inc. en metode kaldet mask wafer co-optimization (MWCO) med tre indsigter:maskeskriveren og waferscanneren er begge lavpasfiltre; overlappende skud styret af maske/wafer-simulering kan skabe kurvelineære former med færre skud; ved at målrette wafermønsteret, i stedet for maskemønsteret, kan man lave meget enklere billeder for at udskrive det korrekte wafermønster. Ved at bruge denne dobbeltsimulering optimeres wafer-udskriftskvaliteten iterativt, mens VSB-skudkanter manipuleres for at producere retlinede målmaskeformer, der vides at kunne skrives på en VSB-skriver med et kendt og acceptabelt antal skud.

D2S og Micron Technology har vist, at MWCO kan reducere wafer-variationen med 3x og kan forbedre waferprocesvinduet med 2x sammenlignet med Micron OPC, hvilket indikerer en væsentlig forbedring af litografiprocessens præcision og pålidelighed. Skrivetiden for en fuld buet ILT-maske vil være mindre end 12 timer, hvilket opfylder krav til produktion af store mængder.

Det betyder, at alle halvlederproducenter nu kan producere chips, der ikke kun er mindre, men også har højere ydeevne og lavere strømforbrug, selvom de ikke har adgang til en multi-beam maskeskriver.

Flere oplysninger: Linyong (Leo) Pang et al., Gør det umulige muligt:​​brug variabel-formede strålemaskeskrivere og krumlinjet fuld-chip invers litografiteknologi til 193i kontakter/viaer med maske-wafer co-optimering, Journal of Micro/Nanopatterning, Materialer og metrologi (2024). DOI:10.1117/1.JMM.23.1.011207

Leveret af SPIE