光电工程研究所助理教授余沛慈老师与其所指导博士学生余瑞晋之 .DOC

光電工程研究所助理教授余沛慈老師與其所指導博士學生余瑞晉之研究成果以標題 - ” Inverse Lithography Approach Inspired by Wave Propagation”，於2009年2月5日被SPIE ( The International Society for Optical Engineering，國際光學工程學會)刊登於其新聞網站上(SPIE News Room – Micro/Nano Lithography Fabrication)；本篇新聞內容主要報導余老師及余同學在反向式微影技術(Inverse-Lithography Technique，ILT)應用於微影光罩最佳化設計上的研究成果，並說明了此方法為ㄧ可行且能有效配合現有光學鄰近修正術(Optical Proximity Correction，OPC)的解析度增益技術(Resolution Enhancement Technique，RET)。 目前業界普遍使用的光學鄰近修正術只針對佈局圖上被刻畫到的區域(main feature)進行邊緣的光強補償修正(segment-based OPC)；即在圖形邊緣設偵測段，判斷光強度並做拉近或拉出的調整。)，且在次解析輔助特徵(Sub Resolution Assist Features，SRAFs)的應用上大大的侷限在有限的規定(rules)，例如僅允許簡單的幾何圖形配置、固定的排列方式以及特定的排列週期間隔(pitch)，此等做法再次微米(sub-micron，0.35μm)等級的微影製程還可以維持一定的效率與修正水平，但是當世代演進至深次微米(deep-submicron meter，0.1μm ~0.35μm)甚至奈米(nanometer，1 nm~100 nm)等級時，由於線寬已至次波長(≒1/4λ)的等級，光的繞射效應使得此一受限於各種規則的作法將不足以勝任。 為解決此問題以提高在各世代節點光罩的可靠度，本研究將採用一種新穎的 逆向（inverse）且能快速運算的辦法：Inverse lithography(反向微影技術)。這是採用一種以目標為導向的技術來決定最後產生所需光罩的特徵；其結果由製程機台的光學成像模型與給定的光罩做褶積運算（Convolution）求得，在反覆的計算、比較並修正後得到最佳的光罩；我們將以像素翻轉法(pixel flipping)作為此一反向式問題(inverse problem)求解的計算方式，此法是將整份光罩像素化(pixelize)每一次計算僅翻轉一個像素，並設計相應的價值方程式(cost function)判斷是否翻轉(1 - 0 or 0 - 1)，經過反覆疊代計算後便可得到最接近的解 為了搭配現今主流的OPC方法，我們嘗試修改工作流程(working flow)，提出在光學鄰近修正術之前，先施以此 inverse lithography的方法藉以找出次解析輔助特徵(Sub-Resolution Assist Features，SRAFs)，並將複雜光罩圖形轉換成基本的矩形組合，接著再將此光罩以標準的 OPC進行修正，如此不但可改善以往在光罩修正上僅考慮主要圖形而忽略輔助圖形的不足，也大大降低了光罩的複雜度，更進而提升光學微影術的可靠度及製程的良率。 圖，在光學鄰近修正的步驟之前增加一個“Pre-OPC with ILT”的辦法。DRC: Design-rule check. OPC: Optical-proximity correction. ORC: Optical-rule check.利用本實驗室開發的波前展開法(wavefronts expansion)wavefronts based damping)，提昇以像素翻轉(pixel-flipping)法進行反向式問題(inverse problem)求解運算的收斂速度如下圖所示像素翻轉 圖，波前展開法的示意圖。(a)尺寸100nm x 100nm的單一通道圖案(isolated via)。(c)3個相同尺寸的通道圖案(vias)。(e) 4個相同尺寸的通道圖案(vias)。(b)、(d)、(f)為各自的波前展開樣板(Wavefronts Template)。 圖3 各類光罩的模擬輸出結果。(a)為一未經修正的積體電路佈局圖。(b)為圖(a)經過目前工業界常規的光學鄰近修正後所得的結果。(c)利用我們所提出的 inverse lithography方法所計算之結果。(d)將圖(c)複雜圖形加以簡化後的結果。 SPIE ( The International Society for Optical Engineering，國際光學工程學會) 成立於 1955 年，是致力於光學、