IWAPS 2021 特邀嘉宾：Siemens公司John Sturtevant博士

    我们都熟悉常见的 "前方有弯路 "的路标，他通常以黄色为背景，来警告我们要放慢速度，小心谨慎。半导体光刻掩模领域也正面临着一个类似的 "前方弯路 "标志，不过它的背景是绿色的，鼓励我们奋勇向前，享受这种掩模的好处。   

    曲线型掩模的主要好处是改善晶圆工艺窗口性能。长期以来，我们的行业已经习惯于将接触孔的掩模形状设计成正方形，而直角在光刻系统中是无法成像的，因此最终晶圆上的曝光图形仍是圆形的。但是，这样一个圆形图案的理想掩膜图形应该也是圆形的，这就需要曲线型掩模替代传统的曼哈顿图形掩模。 

    现在，曲线型掩模在制造中即将成为现实，本报告简要回顾了曲线型掩模与设计布局的历史观点和有限光刻分辨率的影响，介绍了两种用于曲线掩模数据生成的OPC方法，一种基于ILT，另一基于传统方法。这些技术正被部署在硅光子学和存储芯片的生产中，并正在研究用于逻辑电路的制造。 

    这些曲线型掩模方法有三个主要挑战：MRC（版图规则检查）的执行和验证，曲线数据的表示和存储，以及曲线形状处理的保真度和运行时间。曼哈顿几何形状的MRC执行和验证能够由Calibre几何处理引擎处理，该引擎也可以扩展到曲线边缘。而OPC Verify轮廓处理引擎非常适用于曲线MRC特征的约束，如最小内部和外部尺寸、最小多边形面积和曲率。掩模数据量随着曲线型掩模的出现而大幅增长，本报告将回顾一些技术如何在高保真地表达掩模图案的同时控制这种潜在数据量爆炸，包括几何简化、贝塞尔和B-spline分析曲线、基于曲率的分割和路径方法。此外，还需要加强核心处理算法的稳健性，以便以最大的效率和保真度有效地处理更多的边缘数和曲线的边缘。

     John Sturtevant博士近期在SPIE上发表了题为“Rapid full-chip curvilinear OPC for advanced logic and memory”的文章。介绍了两种用于曲线型掩模优化的新方法。

    下一代光刻工艺的图形化要求和降低制造成本的期望推动了光刻工程师们探索曲线型掩模的优势。有多项研究表明，曲线型掩模比曼哈顿掩模更具有光刻优势，在同一设计图形中，曲线型光罩的MEEF、聚焦深度（DoF）和common DoF（CDoF）都得到了改善。由于可变形状光束（Variable Shaped Beam, VSB）直写器的结构约束，曲线型掩模的可制造性一直受到限制，这使得它从掩模数据准备（mask data preparation, MDP）和掩模写入的角度来看都很困难。多光束掩模直写器（Multi Beam Mask Writers, MBMW）的出现消除了这些障碍，使曲线型掩模的引入更接近现实。用于MDP和掩模近似校正（MPC）的新方法的发展，为大批量制造（HVM）的曲线型掩模的可用性带来了进一步的进展。

    传统上，曲线型掩模结合逆向光刻技术（ILT）提供了比曼哈顿掩模更显著的光刻潜力，但却遭受了非常长的数据准备时间的限制，这给他的广泛应用带来了障碍。虽然业界正在探索各种加速方案，如基于机器学习和GPU的加速，但全芯片ILT运行时间在HVM领域仍然是重大的挑战。

    本文集中讨论了两种OPC方法，这些方法能够实现曲线型掩模的生成，而没有全芯片ILT在运行时间上的不足。第一种是基于混合的方法，通过使用快速的ILT的算法生成SRAF的曲线形状，同时控制主要特征以实现在合理时间内进行全芯片处理。第二种方法更适合于图案高度重复的存储器应用。由于重复性高，能够在芯片的小范围内使用完全的ILT校正，并利用图形匹配（PM）方法来复制SRAF和OPC校正的掩模图形。这样的方法能够在非常关键的存储器阵列区域发挥ILT的全部优势。