Диссертация (Исследование и разработка методов автоматического вывода геометрических ограничений с использованием декларативного программирования и формальных методов), страница 29

Размытостьуменьшится соответственно коэффициенту преломления. Например, прииспользовании ультрафиолетового излучения с длиной волны 193 нм применяютиммерсионную литографию с коэффициентом преломления равным 1.44.При использовании иммерсионной литографии разрешающая способностьвозрастает на 30-40%, в зависимости от используемых веществ. С другойстороны, при равных значениях разрешения уменьшается значение глубиныфокуса относительно традиционных методов литографии.Успешное развитие технологии иммерсионной литографии обусловлен нетолько возможностью улучшить разрешающую способность или глубину фокуса,но и своевременным выходом на рынок во время перехода от 65 нм процесса к 45нм.Компания Intel впервые применила иммерсионную литографию в своем 32нм процессе с использованием high-k технологии с металлическими затворами[154].Основной проблемой в применении иммерсионной литографии являютсядефекты и различные причины к уменьшению выхода годных изделий.Ранние работы фокусировались на удалении пузырьков из потока жидкости,сокращение вариативности температуры и плотности потока жидкости,147уменьшение абсорбции жидкости фоторезистом [155].

Дегазация иммерсионнойжидкости, введение ограничений на термодинамку потока и осторожная работа споверхностным слоем резиста являются центральными темами для исследований.В частности, специфичные для иммерсионной литографии дефекты былиобозначены в работе [156]. Вероятность возникновения ряда дефектов могутбыть сокращена при уменьшении числа капель, возникающих при нанесениислоя жидкости. Вода также может выводить кислоты из фоторезиста [157]. Длякомпенсации этого эффекта в воду могут добавлены фотогенераторы кислот(вещества, проявляющие кислотные свойства под действием света). При этомважно соблюсти баланс: с одной стороны, линзы оптической системы не должнабыть разрушена кислотами или загрязнена растворенными компонентамирезиста.

С другой стороны, свойства фоторезиста не должны изменитьсяпри контакте с иммерсионной жидкостью. Однако, загрязняющие молекулысущественно медленее распространяются в жидкости, чем в воздухе иливаккууме, и на практике иммерсионная литография меньше влияет на состояниеоптической системы. В работе [158] предлагается фоторезист, который можетвпитывать жидкость. Изображения, полученные с использованием этого резиста,обладают высоким качеством.Также известно, что свет с длиной волны 193 нм ионизирует воду [159], чтоприводит к появлению электронов, вступающих в реакцию с фоторезистом. Этотэффект негативно влияет на разрешение.Вышеизложенные проблемы и описения привели к рассмотрениювозможности нанесения вспомогательного защитного слоя поверх фоторезиста.С одной стороны, такой слой призван предотвращать диффузию между ждкостьюи резистом. Также такая защита может помочь сократить искажения, вызванныеостатками жидкости.

В свою очередь, защитное покрытие не должно разрушатьфоторезист и должно легко с него удаляться.Скорость сканирования современных промышленных систем составляетпорядка 500 мм/сек. При такой скорости работы время контакта между жидкостьюи резистом в процессе экспонирования минимально. Таким образом, большаячасть дефектов обуславливается остаточными каплями воды и появлениивоздушных зазаров.

Таким образом, ключевыми становятся гидрофобныесвойства сканируемой поверхности и методы нанесения/удаления жидкости.Также дефекты могут возникать на границе подложки, где вода ударяется о148границу рабочего пространства и может потечь вспять, внося искажения врисунок.Стоит отметить, что технологию начинают применять в промышленностив случае, когда выход годных изделий становится сравним с уже используемойтехнологией “сухой” литографии.Системы иммерсионной литографии с большой числовой апертурой(больше 1) стали необходимыми при работе на технологиях от 45 нм и менее.Ключевой технологией при этом стала совместная работа над масками и надисгочниками излучения (англ.

source-mask optimisation, SMO). В частности,были продемонстрированы алгоритмы попиксельного SMO на базе методаградиентного спуска. В работе [160] предлагается метод, использующий вкачестве модели векторные изображения. Результаты работы этого методанаходятся в соответствии с экспериментальными данными, полученными отсовременных иммерсионных систем. В этой работе также рассматриваютсяразличные подходы к выполнению SMO: последовательный (шаг оптимизациипараметров источника света, затем шаг оптимизации маски), параллельные(одновременно оптимизируются параметры и источника света, и маски),выполняется только оптимизация источника света, выполняется оптимизациятолько маски.

Также предлагается наиболее эффективный гибридный подход,включающий в себя оптимизацию источника света, параллельную оптимизациюи отдельную оптимизацию маски.В работе [161] демонстрируется, что по мере увеличения величинычисловой апертуры и сокращению коэффициента k1 значительную долюискажений создает поляризационная аберрация (англ. polarization aberration,PA).

В качестве решения данной пролемы предлагаются различные схемыизменения параметров источника света, уменьшающие число нарушенийтопологии, вызванных эффектом аберрации для слойев критических размеров.Предлагаемый метод успшно корректирует величину аберрации и в случаесложных промышленных систем оптики.149Правила проектированияУстойчивость изображения, наряду с энергопотреблением и сложностьюразработки, одна из важных проблем современных методов проектированияСБИС. По мере сокращения технологических норм, становится все сложнееконтролировать геометрические параметры производимых ИС.Одним из основных источников вариаций в изображении являютсялитографические шаблоны (англ. lithographic patterning). По мимо проблемыс нарушениями изображения на плоскости, инженеры также сталкиваются свариативностью толщины слоев фоторезиста и в толщине слоев наносимыхматериалов, например, диоксида кремния.Правила проектирования позволяют инженерам абстрагироватьсяот деталей технологического процесса.

Они описывают геометрическиеограничения топологии ИС, которые гарантируют с высокой вероятностью,что изображение будет нанесено на подложку без искажений. Таким образомобеспечивается корректная работа изготовленной ИС. Например, соединенныекомпоненты останутся соединенными, изолированные будут изолированы,отношение длины элемента рисунка к его ширине будет в пределах допустимыхзначений. Эти критичные свойства топологии ИС не могут быть гарантированыпри нарушении правил проектирований.Правила проектирования формулируются с учетом таких параметровтехнологии в целом, как высокий уровень выхода годных устройств, итоговаяплощадь ИС, ее надежность. Такие ограничения отображают компромиссмежду площадью и производительностью ИС: консервативные правилаприводят к большей площади, агрессивные повышают производительность.Соблюдение правил проектирования не столько гарантирует корректностьитоговой топологии, сколько повышают вероятность ее успешного изготовления.Одним из популярных способов описания правил проектированияявляется масштабируемая модель на основе λ параметра, характеризующегоразрешающую способность технологического процесса.

Чаще всего λсоответствует величине половины минимальной ширины затвора. Такие правилаконсервативны, т.к. все значения округляются до целого числа λ. Такой подход150позволяет переходить на новый технологический процесс простым измененимзначения λ.Практикапоказывает,чтотехнологическиепроцессыредкомасштабируются равномерно. По мере сокращения технологических норм,правила проектирования становятся все более сложными и все болееспецифичными по отношению к конкретному технологическому процессу.Все это делает способ описания правил проектирования на базе λ параметране практичным. Современная промышленность опирается на модель описанияправил проектирования с использованием точных значений, выраженных вмикронах или нанометрах.Сокращение технологических норм увеличивает число и величинуискажений, возникающих при нанесении изображения на подложку.Ограничивающие правила проектирования (англ.

restricting design rules,RDR) были предложены в качестве решения этой проблемы компаниямиIBM и Intel [162]. Например, в слоя полисиликона для формирования затвороввводятся следующие ограничения: затворы должны быть сформированы водном направлении, иметь одинаковую ширину и располагаться на одинаковомрасстоянии друг от друга. В случае современных технологий сходные правилавводятся и для слоев металлизации.Перспективные технологии литографииОдной из наиболее перспективных и ожидаемых альтернатив традиционнойфотолитографии является литография в глубоком ультрафиолете.

В основе этогометода лежит применение источника света в экстремальном ультрафиолетес длиной волны 13.5 нм. Ожидается, что в комбинации с иммерсионнойлитографией этим методом можно будет изготавливать элементы 5 и 7нанометровых технологий.Незаряженные частицы или вещество в конденсироанном состоянии неможет излучать в EUV диапазоне, в силу чего материал излучателя должныбыть предварительно ионизирован. Высокотемпературный подход синтеза ионоввключает в себя получение горячей плазмы высокой плотности, которая сама151по себе хорошо поглощает EUV [163].

В 2016 году в качестве источникаEUV излучения используют олово, накаченное лазером [164], где источникомизлучения с длиной волны 13.5 нм являются ионы с высокими зарядами [165].Стоит отметить, что эти ионы поглащают собственное излучение и легко теряютзаряд под действием электронов в плазме, производя свет с большими длинамиволн, что существенно снижает применимость такого источника света длялитографии.В то время как современные эксимерные лазеры обладают интенсивностьюВтсвета 200 см2 [166], EUV излучение от плазмы должно быть куда мощнее, порядкаВт1011 см2 [167].

Такой рост требуемой мощности указывает и соответствующиетребования к требуемым источникам энергии. В частности, эксимерные лазерытребуют порядка 100 Вт, в то время как предполагаемое энергопотребление EUVсистемы составляет 10 кВт. Современная система иммерсионной литографии сArF лазером потребляет не более 40 кВт [168] и обеспечивает 120 Вт мощностиизлучения, в то время как соответствующая EUV система будет потреблятьсущественно больше 40 кВт [169].Плазмненные источники EUV излучения все еще не обеспечиваютдостаточной степени когерентности света [170], в отличие от KrF или ArFэксимерные лазеры. Попытки фильтрации излучения приводят к значительнымпотерям энергии.