光刻工艺中分辨率增强技术详解

文章来源：睐芯科技LightSense

原文作者：LIG

分辨率增强及技术(Resolution Enhancement Technique, RET)实际上就是根据已有的掩膜版设计图形，通过模拟计算确定最佳光照条件，以实现最大共同工艺窗口(Common Process Window)，这部分工作一般是在新光刻工艺研发的早期进行 。

在IC技术中，具有更分辨率、更大景深和更大的曝光容许度一直是光学曝光系统发展的挑战，这些需求一直用缩短曝光波长和发展新型光阻来应对。同时许多分辨率增强技术也发展出来，使得光刻技术能够适应更小的尺寸。

不管是相移技术、还是光学邻近修正，计算部分过于复杂，都是由计算光刻软件完成的。

相移技术Phase-Shift Technology

相移光罩(phase-shift mask,PSM)是一项重要的分辨率增强技术，如图所示。对于传统的光罩，光透过每个缝隙处的电场强度都是同相，如图(a)所示，由于光的衍射——衍射是光经过边缘时所产生的弯曲现象，光的分布范围比缝隙宽，一个缝隙在晶圆上的电场强度分布如虚线所示，相邻缝隙的绕射光因重叠增强了缝隙间的电场强度，光强度正比于电场强度的平方，因此两个光投影的影像彼此太接近就很难区分出来，限制了分辨率。

将相移层复盖于相邻的缝隙上，将使其电场反相，如图(b)所示，相邻缝隙的电场会因相位相差180°而互相抵消。因此，影像可以分辨出来。要得到180°的相位差，可用一透明材料，其厚度为d=λ/2(n-1)，其中n为相移材料的折射率，λ为波长。

光学邻近修正Optical Proximity Correction

衍射效应会严重影响光学投影成像，各自的图案会与邻近的图案相互作用衍射相交叠的结果即所谓的光学邻近效应，这种效应在制程尺寸和其间距达到光学系统的分辨极限时变得越来越突显。光学邻近修正(optical proimity correction-OPC)是一种用来减小这种影响增强解析度的技术，该方法利用光罩上几何图形的修正来补偿因衍射效应所产生的成像误差，例如:一条宽度接近解析度极限的线，由于两个角的绕射效应，出来的是一条带有圆角的线，如左图所示。右图所示，为在线上的边角上加一些额外的几何图案修正，将印出一条更精确的线。

计算光刻软件包

计算光刻是依靠专用软件包来实施的，这些软件包都是由专门的供应商提供的。软件包都是要在GPU上运算，于是，计算光刻技术软件库应运而生。