Компьютерлік литография - Computational lithography

Компьютерлік литография (сонымен бірге есептеу масштабтау) - бұл шешімді жақсартуға арналған математикалық және алгоритмдік тәсілдердің жиынтығы фотолитография. Компьютерлік литография бірінші орынға шықты фотолитография 2008 жылы жартылай өткізгіштер өнеркәсібі өтуге байланысты қиындықтармен күресті 22 нанометр CMOS технологиялық технология және одан тыс жерлерде.

193 нм терең ультрафиолет фотолитографиясы

Ажыратымдылықты мерзімді жақсарту арқылы қол жеткізілді фотолитография артында қозғаушы күш болды Мур заңы. Ажыратымдылықты жақсарту ан ге кішігірім геометрияны басып шығаруға мүмкіндік береді интегралды схема. Проекциялау жүйесі әдетте қолданатын минималды мүмкіндік мөлшері фотолитография басып шығаруға болады:

қайда

болып табылады минималды мүмкіндік мөлшері (деп те аталады сыни өлшем).

болып табылады толқын ұзындығы қолданылатын жарық.

болып табылады сандық апертура пластинадан көрінетін линзаның

(жалпы деп аталады k1 коэффициенті) - бұл процеске байланысты факторларды инкапсуляциялайтын коэффициент.

Тарихи шешімді жақсарту фотолитография прогрессиясының арқасында қол жеткізілді қадам жарық көздері толқындардың кішірек және кіші ұзындықтарына - «g-line» (436 nm) және «i-line» (365 nm) көздеріне негізделген сынапты шамдар, негізделген жүйелерге терең ультрафиолет экзимер лазерлері көздері 193 нм. Алайда толқын ұзындығының қайнар көздеріне өту прогрессияны шешілмеген мәселелермен тоқтатты экстремалды ультрафиолет литография және рентгендік литография, жартылай өткізгіш өндірушілерді қазіргі 193 нм оптикалық литография жүйелерін қандай-да бір түрге дейін ұзартуға мәжбүрлеу кейінгі буын литография өміршеңдігін дәлелдейді (157 нм степперлер де сатылғанымен, олардың әрқайсысы $ 50 миллион долларға шығындармен дәлелденген).[1] Сандық апертураны ұлғайту арқылы ажыратымдылықты жақсартуға бағытталған әрекеттер қолданылуына әкелді батыру литографиясы. Толқын ұзындығын азайту немесе сандық апертураны жоғарылату арқылы ажыратымдылықты одан әрі жақсарту техникалық тұрғыдан күрделі немесе экономикалық тұрғыдан мақсатсыз бола бастағандықтан, k1-факторды азайтуға көп көңіл бөлінді. Сияқты процедураларды жақсарту арқылы k1 коэффициентін азайтуға болады фотомаскалар. Бұл әдістемелер мүмкіндік берді фотолитография кезінде 32 нанометр CMOS технологиялық технологиясы, 193 нм толқын ұзындығын (терең ультрафиолет) қолданады. Алайда, ITRS жол картасы шақыру 22 нанометр 2011 жылға дейін пайдаланылатын түйін, фотолитографияны зерттеушілер 22 нм технологияны өндіруге жарамды ету үшін қосымша жетілдірулер жинағын әзірлеуі керек болды.[2] Математикалық модельдеудің өсуі біраз уақыттан бері жүріп келе жатқанда, сол есептеулердің дәрежесі мен шығыны өзгеріп жатқан ландшафтты қамту үшін жаңа терминнің қолданылуын негіздеді: есептеу литографиясы.

Тарих

Есептік литография дегеніміз - микро литография құрылымдарын басып шығаруды имитациялау үшін компьютерлерді қолдану. Ізашарлық қызметті Крис Мак дамуда NSA-да ПРОЛИТ, Рик Дилл IBM-де және Энди Нейтер Калифорния Университетінде, Беркли 1980 ж. Бұл құралдар литография процесін оңтайландырумен шектелді, өйткені алгоритмдер бірнеше квадраттық микрометрлік қарсылықпен шектелді. Модельдік формаларды қолдана отырып, коммерциялық толық чиптік оптикалық жақындықты түзетуді алғаш рет TMA енгізді (қазір оның еншілес кәсіпорны) Синопсия ) және Numerical Technologies (сонымен қатар Synopsys бөлігі) 1997 ж.[3]

Содан бері нарық пен күрделілік едәуір өсті. 180 нм және 130 нм түйіндеріндегі ішкі толқын ұзындығындағы литографияға көшу кезінде Asset ерекшеліктері сияқты RET әдістері, фазалық ығысу маскалары OPC-мен бірге қолданыла бастады. 65 нм-ден 45 нм-ге дейінгі түйінге көшу үшін клиенттер жобалау ережелері шығымды шектейтін нүктелерсіз басып шығаруға кепілдік беру үшін жеткіліксіз болғандықтан ғана емес, сонымен қатар таспадан шығу уақыты мыңдаған процессорларды немесе жұмыс апталарын қажет етуі мүмкін деп алаңдады. Бұл 45 нм технологиялық түйінге көшу кезінде маска синтезі үшін есептеу күрделілігінің экспоненциалды өсуі болжамды венчурлық инвестицияларды тудырды өңдеуге арналған дизайн стартап-компаниялар.[4]

Осы проблеманы шешудің өзіндік шешімдерін ұсынатын бірқатар стартап-компаниялар пайда бола бастады, жабдықтың жеделдетілуінен «Кері литография» сияқты түбегейлі жаңа алгоритмдерге дейінгі техникалар алға тартылатын проблемаларды шешу үшін ұсынылды. Осы белсенділікке қарамастан, қазіргі OPC жеткізушілері өздерінің негізгі тұтынушыларын бейімдеп, ұстап тұра алды, RET және OPC бұрынғы түйіндер сияқты бірге қолданылды, бірақ қазір көп қабаттарда және үлкен көлемдегі деректер файлдарында және уақыттың өзгеруіне байланысты мәселелер жаңа алгоритмдермен шешілді және көп ядролы тауарлық процессорларды жетілдіру. Есептеу литография терминін алғаш рет Brion Technology (қазіргі кезде еншілес кәсіпорны) қолданды ASML ) 2005 ж[5] олардың жабдықтарын жеделдетілген толық чиптік литографиялық модельдеу платформасына ықпал ету. Содан бері бұл термин өнеркәсіпте чип маскасын синтездеудің толық шешімдерін сипаттау үшін қолданылады. 45 нм толық өндіріске еніп, EUV литографиясын енгізу кешіктіріліп жатқандықтан, 32 нм және 22 нм сканерлердің 193 нм технологиясымен жұмыс істейді деп күтілуде.

Енді өнімділік пен қабілеттер қайта қалпына келтіріліп қана қоймай, сонымен қатар дереккөз маскасын оңтайландыру (SMO) сияқты жаңа есептеу литография әдістері берілген дизайнға сәйкес жақсы ажыратымдылықты қысу тәсілі ретінде қарастырылады. Бүгінде масканы синтездеудің барлық негізгі сатушылары 22 нм-ге қажетті маска синтезі технологияларының жиынтығын сипаттау және насихаттау үшін «есептеу литографиясы» терминіне көшті.

Компьютерлік литографиядан тұратын әдістер

Компьютерлік литография заманауи фотомаскалардың өнімділігін (ажыратымдылығы мен контрастын) жақсарту үшін бірқатар сандық модельдеуді қолданады. Біріктірілген әдістерге жатады Ажыратымдылықты жақсарту технологиясы (RET), Жақындықты оптикалық түзету (OPC), Source Mask Optimization (SMO) және т.б.[6] Техника олардың техникалық орындылығы мен инженерлік-техникалық жағынан әр түрлі болады, нәтижесінде кейбіреулерін қабылдайды, ал басқаларын үздіксіз ҒЗТКЖ жүргізеді.[7]

Ажыратымдылықты жақсарту технологиясы

Ажыратымдылықты жақсарту технологиялары, алғаш рет 90 нанометр математикасын қолдана отырып ұрпақ дифракциялық оптика көп қабатты көрсету үшін фотомаскалар фотомаскада басылған вафли бетіндегі ажыратымдылықты жақсартатын интерференциялық сызбаларды қолданатын.

Жақындықты оптикалық түзету

Жақындықты оптикалық түзету маскалы геометрияны өзгерту арқылы дифракцияға байланысты бұлыңғырлық пен әсердің төмендеуіне әсер ету үшін есептеу әдістерін қолданады, мысалы: қоршаған геометриялардың тығыздығына байланысты сызық ендерін реттеу (үлкен ашық алаңмен қоршалған із тым ашық болады) тығыз ізбен қоршалған сол ізбен салыстырғанда), сызықтардың қысқартылуын болдырмас үшін жолдардың соңына «ит сүйек» ұштарын жауып, түзету электрон сәулесінің жақындығының әсерлері

OPC негізінен ережеге негізделген және модельге негізделген деп бөлуге болады.[8] OPC-ны кері бейнелеу проблемасы ретінде қарастыратын кері литография технологиясы да пайдалы әдістеме болып табылады, өйткені ол маскалардың түсініксіз үлгілерін бере алады.[9]

Линзалар жүйесін және фоторезисті кешенді модельдеу

RET және OPC үшін қолданылатын модельдерден басқа, есептеу литографиясы чиптің өндірілуін және өнімділікті жақсартуға тырысады, мысалы OPC моделінің дәлдігін жақсартуға көмектесетін сканердің қолтаңбасын қолдану:[10]линзаның қарашығының поляризациялық сипаттамалары, Джонс матрицасы оптикалық параметрлері фоторезист стек, фоторезист арқылы диффузия, сатылы басқарудың айнымалылары.

CPU-ғасырдағы есептеулердің мәні немесе одан да көп

Осы әдістердің артындағы есептеу күші өте үлкен. Бір бағалауға сәйкес, қазіргі заманғы интегралды схема үшін фокустық және экспозициялық вариацияларды ескеретін OPC геометрияларын түзету үшін қажетті есептеулер компьютерлік уақыттың шамамен 100 жылын алады.[11] Бұған жарық көзінің 3D поляризациясын модельдеу кірмейді немесе өндірісте модельдеуді қажет ететін басқа жүйелердің кез-келгені, есептеу фотолитографиялық маска жасау ағындары. Brion Technologies еншілес компаниясы ASML Фотолитографиялық жүйелердің ең ірі өндірушісі, есептеу литографиялық есептеулерді жүргізуге пайдалануға арналған тірекке орнатылған аппараттық үдеткішті сатады - маска жасайтын цех параллель жұмыс жасау үшін көптеген жүйелерді сатып ала алады. Басқалары жоғары параллельді өткізу қабілеті үшін қайта дайындалған графикалық карталарды пайдаланып айтарлықтай үдеуді талап етті.[12]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Ретикуланы жақсарту технологиясы 193нм литоның өмірін ұзартады», Электроника апталығы, 2004-02-25
  2. ^ Моретти, Габе (2008-10-13), «Стандартты лито-мекен-жайлар 22-нм IC өндірісі», EETimes, мұрағатталған түпнұсқа 2013-01-22
  3. ^ «АҚШ-тың негізгі жартылай өткізгіш өндірушісі OPC бағдарламалық жасақтамасы үшін TMA таңдайды», PRNewswire, 1997-10-16[өлі сілтеме ]
  4. ^ МакГрат, Дилан (2005-12-16), «DFM дыбыс шығарады», EETimes
  5. ^ МакГрат, Дилан (2005-02-12), «Лито-симулятор сатушысы Жапониядағы еншілес компанияны ашты», EETimes
  6. ^ ЛаПедус, Марк (2008-09-17), «IBM лито үшін 22-нм жылдамдықтағы» есептеу масштабын «айналдырады», EETimes
  7. ^ Э. Лам; А.Вонг (2009), «Есептеу литографиясы: виртуалды шындық және виртуалды виртуалдылық», Optics Express, 17 (15): 12259–12268, Бибкод:2009OExpr..1712259L, дои:10.1364 / OE.17.012259, hdl:10722/62090, PMID  19654627
  8. ^ А.Вонг (2001), Оптикалық литографиядағы ажыратымдылықты жақсарту әдістері, SPIE түймесін басыңыз
  9. ^ С.Чан; А.Вонг; Э. Лам (2008), «Оптикалық проекциялық литографиядағы фазалық ауысатын маскалардың сенімді кері синтезін инициализациялау», Optics Express, 16 (19): 14746–14760, Бибкод:2008OExpr..1614746C, дои:10.1364 / OE.16.014746, PMID  18795012
  10. ^ Hand, Aaron (қараша 2007), «Nikon және синопсис OPC кеңейтілген уәдесі бойынша жеткізіледі», Халықаралық жартылай өткізгіш, мұрағатталған түпнұсқа 2009-08-09, алынды 2010-01-15
  11. ^ Уили, Джим (мамыр 2006), «Есептеу литографиясындағы болашақ қиындықтар», Қатты күйдегі технология
  12. ^ Лапедус, Марк (2008-02-28), «Гауда OPC жеделдетуінің алға жылжуын талап етеді»., EE Times