Correction optique de proximité

La Correction optique de proximité ou OPC est une technique d'amélioration de la photolithographie couramment utilisée pour compenser les erreurs dues à la diffraction ou aux effets liés au procédé de fabrication.



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  • La correction optique vise à perfectionner l'acuité visuelle grâce aux lunettes. (source : lissac)

La Correction optique de proximité ou OPC (pour Optical proximity correction) est une technique d'amélioration de la photolithographie couramment utilisée pour compenser les erreurs dues à la diffraction ou aux effets liés au procédé de fabrication. L'obligation des OPC se fait essentiellement ressentir pour la fabrication de systèmes à base de semi-conducteurs et est dû à la limitation de la lumière pour résoudre des motifs encore plus fins sur les photomasques qui sont utilisés pour graver les couches de passivation des semiconducteurs, et pour créer les blocs constituant des transistors et des autres éléments qui participent au fonctionnement des circuits intégrés. Ces images projetées apparaissent avec des irrégularités, telles que des coins arrondis et des lignes moins larges que celles présentes sur le dessin original. De telles distorsions altèrent de manière significative les propriétés électriques des éléments ainsi fabriqués si aucune technique de compensation des effets de la diffraction n'est employé. Les OPC anticipent les irrégularités de forme et de taille en appliquant des corrections sur les photomasques, qui reproduisent alors des motifs qui approchent plus exactement les motifs originalement souhaités.

Les deux applications les plus communes des OPC concernent l'homogénéisation des largeurs de lignes dans les environnements de densité différente (c'est-à-dire entre le centre et le bord d'un maillage ou entre une ligne isolée ou proche de plusieurs voisines), et le raccourcissement des fins de ligne (c'est-à-dire le chevauchement de la grille et de l'oxyde). Pour les cas anciens, seuls des motifs d'assistance (lignes non-résolues positionnées près de lignes résolues pour augmenter le contraste de ces dernières) ou de simples ajustements de largeur étaient appliqués aux motifs. Pour des cas plus récents, des "oreilles de Mickey" (sérifs ou têtes de marteaux) sont attachées aux fins de ligne dans le schéma. Les OPC ont un impact financier sur la fabrication de photomasques, car l'ajout de corrections OPC veut dire aussi plus de configurations géométriques sensibles susceptibles de générer des défauts. Qui plus est , la taille mémoire d'un schéma pour photomasque croit exponentiellement en utilisant des OPC.

Impact de la résolution : le facteur k1

La limite classique de résolution est donnée par le critère de Rayleigh comme 0.61λ / NA, NA est l'ouverture numérique et λ la longueur d'onde de la source lumineuse. Il est courant de comparer la dimension minimum d'un motif par cette valeur, en définissant un paramètre, k1, de telle sorte que cette dimension soit égale à k1λ / NA. Les motifs denses tels que k1 < 1 bénéficient moins des OPC qu'une structure isolée de la même taille. La raison vient du spectre de la fréquence spatiale des structures denses qui contient moins de composantes que celui des motifs isolés. Quand la distance séparant deux motifs diminue, un nombre plus important de composantes est tronqué par l'ouverture numérique, rendant plus complexe la modification des motifs dans la direction souhaitée.

Impact de la cohérence spatiale

Le degré de cohérence d'une source lumineuse est déterminé par le rapport de son ouverture angulaire sur son ouverture numérique. Ce rapport est fréquemment nommé le facteur de cohérence partielle, ou σ. [1] Il affecte aussi la qualité des motifs et par conséquent l'application d'OPC. La longueur de cohérence dans le plan image est grossièrement donnée par 0.5λ / (σNA). [2] Deux points de l'image scindés d'une valeur supérieure à cette distance seront effectivement décorrélés, donnant la possibilité une application plus simple des OPC. Cette valeur est en réalité proche du critère de Rayleigh pour des valeurs de σ proches de 1.

Impact des expositions multiples

Tandis que le facteur k1 a été progressivement réduit au cours des dernières générations technologiques, l'obligation d'anticiper pour générer des motifs sur circuit par de multiples expositions se fait plus pressante. Cette nouvelle approche va affecter l'application des OPC car il faudra prendre en compte la somme des intensités de chaque exposition. C'est surtout le cas pour la technique de complémentarité des photomasques [3], où les images d'un photomasque à changement de phase et d'un photomasque binaire classique seront additionnées.

Impact de la gravure multiple

Au contraire de l'exposition multiple de la même photorésine, la gravure multiple implique la déposition et la gravure de plusieurs couches de photorésine pour imprimer un même niveau du système. Ceci permet d'utiliser des règles de dessin plus relâchées pour imprimer un même niveau. Selon l'appareil de photolithographie utilisé pour imager ces motifs dessinées avec des règles plus relâchées, les OPC seront différents. L'impression de motifs par gravure multiple pourrait devenir une technique assez en vogue pour les prochains nœuds technologiques. Une forme spécifique d'impression par gravure multiple, utilisant des motifs sacrificiels, est aujourd'hui l'unique moyen démontré pour imprimer toujours des motifs de moins de 10nm [4]. La semi-période minimum correspond à l'épaisseur des motifs sacrificiels déposés.

L'application des OPC actuellement

Aujourd'hui, l'application des OPC se fait rarement sans l'utilisation de logiciels commerciaux de conception assistée par ordinateur pour l'électronique.

L'utilisation d'OPC n'est pas réduite aux motifs à faible k1 qui sont souvent rencontrés actuellement, mais peut être appliquée à n'importe quel schéma de correction d'image qui peut être modelé exactement. A titre d'exemple, la correction des effets de proximité pour la lithographie à faisceau d'électrons est incluse en automatique dans les logiciels commerciaux de lithographie à faisceau d'électrons. Depuis que de nombreux procédés non-lithographiques ont leurs propres effets de proximité, c'est-à-dire le polissage chimico-mécanique ou la gravure plasma, ces effets peuvent être assimilés aux OPC classiques.

Voir aussi

Références

  1. K. Ronse et al., J. Vac. Sci. and Tech. B, vol. 12, pp. 589-600 (1994).
  2. B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, pp. 364-5 (Wiley, 1991).
  3. M. E. Kling et al., Proc. SPIE vol. 3679, p. 10-17 (1999)
  4. Y-K Choi et al., J. Phys. Chem. B, vol. 107, pp. 3340-3343 (2003).

Liens externes

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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