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光近接効果補正（OPC）は、回折やプロセス効果による画像誤差を補正するために一般的に用いられるフォトリソグラフィの強調技術です。OPCの必要性は主に半導体デバイスの製造において見られ、これは、処理後にシリコンウェハ上のエッチング画像において、元の設計のエッジ配置の完全性を維持する光の限界によるものです。投影された画像には、設計よりも線幅が狭かったり広かったりするなどの不規則性が現れますが、これらはイメージングに使用されるフォトマスクのパターンを変更することで補正できます。角が丸くなるなどの他の歪みは、光学イメージングツールの解像度によって生じるため、補正がより困難です。このような歪みは、補正しないと、製造されるものの電気的特性を大きく変化させる可能性があります。光近接効果補正は、エッジを移動したり、フォトマスクに書き込まれたパターンに余分なポリゴンを追加したりすることで、これらの誤差を補正します。これは、フィーチャ間の幅と間隔に基づいて事前に計算されたルックアップテーブル（ルールベースOPCとして知られる）によって駆動される場合もあれば、コンパクトモデルを使用して最終パターンを動的にシミュレートし、それによってエッジ（通常はセクションに分割されている）の移動を制御して最適なソリューションを見つける（モデルベースOPCとして知られる）ことによって駆動される場合もある。目的は、設計者が半導体ウェハ上に描いた元のレイアウトを可能な限り忠実に再現することである。
OPCの最も顕著な利点は、密度が異なる領域（例えば、アレイの中央と端、またはネストされたラインと孤立したライン）にあるフィーチャ間の線幅の差を補正することと、ライン端を短縮すること（例えば、フィールド酸化膜上のゲートの重なり）です。前者の場合、これは、線幅調整とともに散乱バー（解像可能なラインの隣に配置されるサブ解像度ライン）などの解像度向上技術と組み合わせて使用できます。後者の場合、設計のライン端に「ドッグイヤー」（セリフまたはハンマーヘッド）フィーチャが生成される可能性があります。OPCはフォトマスク製造にコスト面で影響を与え、マスクの書き込み時間はマスクとデータファイルの複雑さに関係し、同様に、より細かいエッジ制御にはより小さなスポットサイズが必要となるため、欠陥のマスク検査に時間がかかります。
従来の回折限界分解能は、レイリー基準によって次のように与えられる。どこは開口数であり、は照明光源の波長です。パラメータを定義することで、臨界特徴幅をこの値と比較することがよく行われます。特徴幅が等しいネストされた機能ネストされた構造は、同じサイズの孤立した構造に比べて、OPCによる恩恵が少ない。その理由は、ネストされた構造の空間周波数スペクトルに含まれる成分が、孤立した構造よりも少ないためである。構造のピッチが小さくなるにつれて、開口数によって切り捨てられる成分が増え、結果として、パターンを所望の形状に制御することがより困難になる。
照明光源のコヒーレンスの度合いは、その角度範囲と開口数の比によって決まります。この比はしばしば部分コヒーレンス係数と呼ばれます。[ 1 ]これはパターン品質にも影響し、ひいてはOPCの適用にも影響します。画像平面におけるコヒーレンス距離は、おおよそ次のように表されます。[ 2 ]この距離よりも離れた2つの画像点は実質的に無相関となり、よりシンプルなOPCアプリケーションが可能になります。この距離は実際には、以下の値に対するレイリー基準に近い値です。1に近い。
関連する点として、OPCを使用しても照明要件は変わりません。軸外照明が必要な場合、軸上照明では、軸外照明が必要なときに最終開口部の外側に画像情報が散乱してしまうため、OPCを使用して軸上照明に切り替えることはできません。
光学投影システムの収差は波面、または照明角度のスペクトルや広がりを変形させ、焦点深度に影響を与える可能性があります。OPC を使用すると焦点深度に大きなメリットが得られますが、収差によってこれらのメリットが相殺される可能性があります。[ 3 ]適切な焦点深度には、光軸と同程度の角度で進む回折光が必要であり、そのためには適切な照明角度が必要です。[ 4 ]正しい照明角度を仮定すると、OPC は特定のピッチに対して正しい角度に沿ってより多くの回折光を導くことができますが、正しい照明角度がないと、そのような角度は発生しません。
として係数は過去の技術世代にわたって着実に縮小しており、回路パターンを生成するために多重露光に移行するという予想される要件がより現実味を帯びてきています。このアプローチは、各露光からの画像強度の合計を考慮する必要があるため、OPCの適用に影響を与えます。これは、交互開口位相シフトマスクと従来のバイナリマスクの画像が加算される相補フォトマスク技術[ 5 ]の場合に当てはまります。
同じフォトレジスト膜を複数回露光するのとは対照的に、多層パターニングでは、同じデバイス層をパターニングするためにフォトレジストの塗布、堆積、エッチングを繰り返す必要があります。これにより、同じ層をパターニングするために、より緩い設計ルールを使用する機会が得られます。これらの緩い設計ルールでイメージングするために使用されるリソグラフィツールに応じて、OPC は異なります。マルチエッチングパターニングは、将来のテクノロジー世代で一般的な技術になる可能性があります。サイドウォール犠牲フィーチャを使用する特定の形式のマルチエッチングパターニングは、現在、10 nm 未満のフィーチャを体系的にパターニングする唯一の実証された方法です。[ 6 ]最小ハーフピッチは、犠牲フィーチャの堆積厚さに対応します。
今日では、OPCは電子設計自動化（EDA）ベンダーの商用パッケージを使用せずに実施されることはほとんどありません。アルゴリズム、モデリング技術、大規模コンピューティングファームの使用の進歩により、130 nm設計ルール（モデルベースOPCが初めて使用されたとき）[ 7 ]から 最先端の設計ルールに至るまで、最も重要なパターニング層を一夜にして修正することが可能になりました。高度なOPCを必要とする層の数は、以前は重要ではなかった層も補償を必要とするようになったため、ノードの高度化に伴って増加しています。
OPCの使用は低これらは今日よく見られる機能ですが、正確にモデル化できる任意の画像補正方式に適用できます。例えば、電子ビームリソグラフィにおける近接効果補正は、市販の電子ビームリソグラフィ装置に自動機能として搭載されています。化学機械研磨やプラズマエッチングなど、リソグラフィ以外の多くのプロセスも独自の近接効果を示すため、これらの効果を元のOPCに組み込むことができます。
サブ解像度アシストフィーチャ (SRAF) は、ターゲットフィーチャとは分離されているものの、それ自体は印刷されずにその印刷を補助するフィーチャです。 SRAF の印刷は歩留まりを著しく低下させる要因であり、望ましくない印刷が発生する可能性がある場所で SRAF を特定して除去するために追加の OPC モデルが必要です。[ 8 ] SRAF は、ターゲットフィーチャのサイズ変更やアタッチメントよりも回折スペクトルに顕著な影響を与えます。印刷しないという要件により、低線量でのみ使用できます。これは、確率的効果で問題を引き起こす可能性があります。[ 9 ]したがって、主な用途は、孤立したフィーチャの焦点深度を改善することです (高密度フィーチャでは、SRAF を配置するのに十分なスペースがありません)。 SRAF はエネルギーをより高い空間周波数または回折次数に再分配するため、焦点深度は、照明角度 (空間周波数または回折次数のスペクトルの中心) とピッチ (空間周波数または回折次数の分離) に大きく依存します。 特に、異なる SRAF (位置、形状、サイズ) は、異なる照明仕様をもたらす可能性があります。[ 10 ] [ 11 ]実際、特定のピッチでは、特定の照明角度で SRAF を使用することが禁止されています。[ 12 ]ピッチは通常あらかじめ決められているため、SRAF OPC を使用した場合でも、いくつかの照明角度は避ける必要があります。ただし、一般的に SRAF は完全なソリューションにはならず、密なケースに近づくことはできますが、それに一致することはありません。[ 13 ]
