OPC vs masque à décalage de phase vs éclairage hors axe : effet sur la résolution et la DOF, coût
Le plus petit motif qu’un outil de lithographie peut imprimer est donné par l’équation de Rayleigh R = k1 × λ / NA. La longueur d’onde λ et l’ouverture numérique NA étant fixées par l’outil, imprimer des motifs plus fins revient à abaisser le facteur k1 ; les méthodes qui y parviennent sont appelées techniques d’amélioration de la résolution (RET). L’OPC corrige les formes du masque en anticipant la déformation due à la diffraction. Un masque à décalage de phase décale de 180° la phase de la lumière traversant certaines parties du masque et utilise les interférences pour accroître le contraste de l’image. L’éclairage hors axe éclaire le masque sous des angles obliques pour qu’une plus grande part de la lumière diffractée par les motifs fins entre dans l’objectif. Chacune modifie quelque chose de différent : ce ne sont pas des alternatives entre lesquelles choisir, mais des techniques utilisées ensemble.
| Critère | OPC | Masque à décalage de phase | Éclairage hors axe (OAI) |
|---|---|---|---|
| Ce qu’il modifie | Les formes et dimensions des motifs du masque | La phase (et la transmission) de la lumière qui traverse le masque | La répartition angulaire de la lumière qui éclaire le masque (la forme de la source) |
| Principal problème résolu | La déformation des motifs imprimés, comme le raccourcissement des extrémités de lignes, l’arrondi des coins et les écarts de largeur de ligne dus à la densité des motifs voisins | La perte de contraste de l’image lorsque la lumière des motifs voisins se superpose | À pas fin, la lumière diffractée part sous de grands angles et n’entre plus dans l’objectif |
| Principe | La déformation est prédite par simulation, et les bords des motifs sont déplacés ou des formes d’appoint sont ajoutées, comme des têtes de marteau et des serifs, ou de fins motifs d’assistance sous la résolution (SRAF) qui ne s’impriment pas eux-mêmes | La phase de la lumière traversant des ouvertures voisines est inversée (type alterné, ou Levenson), ou les zones opaques sont remplacées par une couche déphasante légèrement transmissive (type atténué, ou demi-ton), de sorte que les amplitudes s’annulent aux frontières | Un éclairage annulaire, dipolaire, quadripolaire ou similaire fait entrer dans l’objectif l’ordre zéro et un seul ordre de diffraction un, et l’image se forme par leur interférence |
| Effet sur la résolution (k1) | Modifie à peine la limite de résolution elle-même, mais permet d’imprimer comme prévu les motifs proches de la limite, ce qui abaisse le k1 utilisable en pratique | Le type alterné améliore fortement la résolution des motifs périodiques fins ; le type atténué accroît le contraste et aide surtout pour les trous de contact et les motifs isolés | Améliore fortement la résolution des pas fins et approche, pour les motifs périodiques, la limite théorique en exposition unique (k1 = 0,25) |
| Effet sur la profondeur de champ (DOF) | L’ajout de SRAF peut élargir la profondeur de champ des motifs isolés | Un contraste plus élevé élargit la profondeur de champ et la fenêtre de procédé | Élargit fortement la profondeur de champ aux pas adaptés à l’éclairage, mais peut la réduire aux pas inadaptés (pas interdits) |
| Contraintes sur les motifs | Peu de contraintes, mais les calculs de correction et le volume de données du masque augmentent | Le type alterné présente des configurations où les phases ne peuvent pas être attribuées de façon cohérente (conflits de phase), ce qui contraint le dessin ; le type atténué demande de surveiller les images parasites (lobes secondaires) | Le bénéfice dépend de l’orientation et du pas des motifs ; l’éclairage dipolaire est efficace pour les lignes dans une direction, mais faible pour les lignes perpendiculaires |
| Impact sur les masques et les scanners | Les motifs du masque se complexifient, et l’écriture et l’inspection des masques prennent plus de temps | Il faut des gravures créant la phase ou des couches déphasantes, ce qui rend les masques plus difficiles à fabriquer et à inspecter | Obtenu par les réglages d’éclairage du scanner, sans modifier le masque |
| Coût et complexité | Les calculs de correction sur de grandes grappes de calcul et l’augmentation des données du masque ajoutent du coût | Les masques sont plus chers ; le type alterné est particulièrement complexe et exige parfois des dessins évitant les conflits de phase ainsi qu’une exposition supplémentaire | Relativement faibles, même si l’optimisation de la forme de la source pour les motifs demande des calculs |
| Combinaisons typiques | Utilisé sur presque toutes les couches proches de la limite de résolution, souvent avec l’optimisation de l’éclairage | En lithographie ArF, le type atténué est largement utilisé avec l’éclairage hors axe et l’OPC | Combiné à l’OPC et aux masques à décalage de phase ; les illuminateurs actuels peuvent régler librement et finement la forme de la source |
Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur typiques et varient selon la génération de procédé et le produit.