Brevet FR2959029A1 — publié le 20111021

PROCEDE DE LITHOGRAPHIE ELECTRONIQUE AVEC CORRECTION DES ARRONDISSEMENTS DE COINS La présente invention s'applique au domaine de la lithographie électronique. Pour permettre la gravure de motifs dont la dimension critique est inférieure à 50nm, il faut intégrer dans les procédés de photolithographie optique des méthodes de correction des distorsions optiques de plus en plus complexes à la fois au stade de la conception et de la production des masques et au io stade de l'exposition. Les coûts des équipements et des développements pour une nouvelle génération de technologie augmentent en conséquence dans des proportions très élevées. Aujourd'hui, les dimensions critiques accessibles en photolithographie sont supérieures ou égales à 65 nm. La génération 32-45 nm est en cours de développement et il n'existe pas de 15 solution viable envisagée pour les noeuds technologiques inférieurs à 22 nm. De son côté, la lithographie électronique permet dores et déjà la gravure de motifs de 22 nm ; elle ne nécessite pas de masque et offre un temps de développement assez court, ce qui permet une meilleure réactivité et flexibilité dans la réalisation d'améliorations aux technologies et aux designs. 20 En revanche, les temps de production sont structurellement sensiblement plus élevés qu'en photolithographie puisqu'il faut réaliser une exposition par pas (avec un « stepper »), alors que la photolithographie ne nécessite qu'une exposition par couche. Le ou les faisceaux d'électrons utilisés pour effectuer la gravure d'un motif 25 diffusent notamment sur courte distance (forward scattering ou blur) dans la résine et le substrat sur les bords du centre du faisceau, ce qui accroit la taille du faisceau et en réduit le contraste. De plus, les électrons sont complètement rétrodiffusés sur une longue distance (backward scattering). Cet effet de proximité est particulièrement sensible aux angles des motifs à 30 graver ou coins qui sont arrondis. Cet effet réduit la précision de la gravure, affecte la fonctionnalité des composants et est susceptible de diminuer les rendements de production des circuits intégrés. Un certain nombre de procédés de l'art antérieur, dans les domaines de la photolithographie et de la lithographie électronique ont tenté d'apporter des 35 corrections à ce phénomène d'arrondissement de coins. C'est notamment le cas en photolithographie des procédés prévoyant la modification des motifs à graver, notamment par extension de leur surface en fin de ligne, tel que ceux divulgués par K. Tsudaka et alii, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 36 (1997), pp. 7477-7481, K. Kim et alii, Japanese Journal of Applied s Physics, Vol. 37 (1998), pp. 6681-6685 ainsi que par le brevet US 7,494,751. En lithographie électronique, des procédés ont pour but de réduire de manière globale les effets de proximité, sans adresser le problème spécifique de l'arrondissement des coins des motifs à graver. C'est notamment le cas de la méthode décrite dans le brevet US 6,107,207, qui réalise une io correction des effets de proximité en augmentant les doses de rayonnement en bord de motif. Cette augmentation de dose se traduit par une nouvelle augmentation des temps d'exposition, ce qui constitue un handicap très important pour la diffusion industrielle de cette technologie. 15 La présente invention a pour objectif et pour résultat de résoudre le problème posé par l'arrondissement des coins des motifs de manière adaptée aux procédés de lithographie électronique, notamment pour des technologies de l'ordre de 22 nm, sans impliquer d'augmentation significative des doses rayonnées. 20 A cet effet, l'invention prévoit un procédé de lithographie électronique de réseaux de motifs sur un substrat résiné comprenant au moins deux motifs perpendiculaires positionnés de manière contigüe, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination desdits motifs contigus, une étape de 25 génération d'au moins un motif de correction et une étape de combinaison dudit motif de correction avec lesdits motifs contigus. Avantageusement, ledit motif de correction détermine une zone de non exposition de la résine entre lesdits deux motifs contigus. Avantageusement, la dimension critique du réseau de motifs est de l'ordre de 35 nm et ladite zone de non exposition de la résine produit un espacement entre lesdits deux motifs contigus de l'ordre de 10 nm. 30 Avantageusement, ledit motif de correction détermine une zone d'exposition de la résine ajoutée de manière contigüe à l'un au moins desdits deux motifs contigus. Avantageusement, la dimension critique du réseau de motifs est de l'ordre de 35 nm, et ladite zone d'exposition de la résine produit un allongement dudit au moins un des deux motifs contigus dans sa plus grande dimension de l'ordre de 5 nm. io Avantageusement, lesdits motifs de correction, leurs dimensions et leurs emplacements sont déterminés par un modèle de détermination automatique d'un design cible comprenant les motifs contigus et les motifs de correction. 15 Avantageusement, le procédé de l'invention comprend en outre au moins une étape de calcul d'au moins une dimension d'au moins un des motifs contigus et une étape de calcul de modulation de doses sur lesdits motifs, lesdits calculs étant liés par une relation fonctionnelle faisant intervenir la latitude en énergie du procédé. 20 Pour mettre en oeuvre le procédé, l'invention prévoit également un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme permettant l'exécution du procédé de lithographie électronique de réseaux de motifs sur un substrat résiné comprenant au moins deux motifs 25 perpendiculaires positionnés de manière contigüe selon l'une des revendications 1 à 6 lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur, ledit programme d'ordinateur étant caractérisé en ce qu'il comprend un module de détermination desdits motifs contigus, un module de génération d'au moins un motif de correction et un module de combinaison dudit motif 30 de correction avec lesdits motifs contigus. Avantageusement, le programme de l'invention comprend en outre un module d'application d'un modèle de détermination automatique d'un design cible comprenant les motifs contigus et les motifs de correction dont les 35 dimensions et les emplacements sont déterminés par ledit modèle. Avantageusement, le programme de l'invention comprend en outre au moins un module de calcul d'au moins une dimension d'au moins un des motifs contigus et un module de calcul de modulation de doses sur lesdits motifs, lesdits calculs étant liés par une relation fonctionnelle faisant intervenir la latitude en énergie du procédé. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'invention est combinée avec un mode spécifique de modulation des doses rayonnées io couplée avec un resizing des motifs en optimisant la latitude en énergie du procédé, ce qui permet de limiter les pertes de linéarité pour les procédés de technologie de dimension critique inférieure à 70 nm, de limiter également l'augmentation de l'IDB (Isolated Dense Bias ie différence entre les dimensions critiques pour des structures isolées et denses), de limiter 15 l'augmentation du raccourcissement des fins de ligne (Line End Shortening ou « LES »), et de limiter la réduction de la latitude en énergie («Energy Latitude ou « EL »), tous effets qui se produisent lorsque ces méthodes de modulation de dose de l'art antérieur sont appliquées. Ces défauts des méthodes de correction des effets de proximité telles que celles décrites 20 dans le brevet US 6,107,207 ont été exposés notamment dans la publication de S. Manakli, « New Electron Beam Proximity Effect Correction Approach for 45 and 32 nm Nodes », Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 45, N°8A, pp. 6462-6467. 25 En outre, compte tenu des modalités de calcul des corrections, une automatisation des calculs de correction de manière intégrée aux outils de conception assistée par ordinateur est réalisable, ce qui procure l'avantage inestimable d'offrir aux utilisateurs du système et du procédé selon l'invention une conversion de leurs bibliothèques de composants standard à coût réduit. 30 L'invention sera mieux comprise, ses différentes caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation et de ses figures annexées dont : - La figure 1 illustre l'effet d'arrondissement de coins des motifs à 35 graver sans application du procédé de correction de l'invention ; - La figure 2 représente une vue d'un motif à reproduire et d'un motif reproduit, sans correction des arrondissements de coins et avec correction des arrondissements de coins dans un procédé de photolithographie de l'art antérieur; s - Les figures 3a, 3b, 3c et 3d représentent respectivement de manière schématique un motif à coins à graver, l'application de doses rayonnées sans corrections, le résultat de ladite application sans correction et le résultat de l'application de corrections dans un mode de réalisation de l'invention ; io - La figure 4 représente l'ordinogramme d'un procédé de correction des arrondissements de coins dans un mode de réalisation de l'invention ; - Les figures 5a, 5b et 5c représentent respectivement un motif à coins à graver, l'application d'une correction de l'arrondissement d'un coin intérieur et l'effet de l'application de cette correction dans un mode de 15 réalisation de l'invention; - Les figures 6a, 6b et 6c représentent respectivement un motif à coins à graver, l'application d'une correction de l'arrondissement d'un coin extérieur et l'effet de l'application de cette correction dans un mode de réalisation de l'invention; 20 - La figure 7 illustre le procédé de resizing des bords du bloc à graver selon une variante de l'invention. La figure 1 illustre l'effet d'arrondissement de coins des motifs à graver sans application du procédé de correction de l'invention. 25 Il s'agit d'une vue d'une gravure effectuée par un procédé de lithographie électronique utilisant un procédé de modulation de dose de l'art antérieur. Comme on le voit sur la figure, les deux coins 110, 120 sont arrondis de manière assez significative puisque le rayon de courbure de l'arrondissement, 130, est approximativement égal à une demi-largeur de 30 motif. On désignera dans la suite l'arrondissement des coins ou Corner Rounding, par les initiales CR. On distinguera le Inner CR ou ICR, 110, ou arrondissement du coin intérieur, et le Outer CR ou OCR, 120, ou arrondissement du coin extérieur. La modulation de doses peut être combinée avec l'inclusion de motifs sérigraphiques comme dans un procédé de photolithographie, tel qu'illustré sur la figure 2. Les procédés de ce type présentent notamment l'inconvénient de ne pas permettre une correction complète des arrondissements, en particulier à l'intérieur du L du motif à graver (ICR, 110), car le procédé de correction par adjonction de motifs sérigraphiques est particulièrement difficile à maîtriser. En outre, la modulation de dose implique une augmentation importante du nombre de shots et des temps d'exposition. Or les ICR sont considérés comme particulièrement critiques par les règles de design de la plupart des procédés, notamment sur les couches actives. Il importe en particulier d'être en mesure de supprimer complètement les ICR au-dessus de 20 nm. Le procédé de l'invention permet de parvenir à ce résultat, comme illustré plus loin dans la description. La figure 2 représente une vue d'un motif à reproduire et d'un motif reproduit, sans correction des arrondissements de coins et avec correction des arrondissements de coins dans un procédé de photolithographie de l'art antérieur. Le motif 210 à reproduire est transféré dans la résine sous la forme d'une image déformée 220. En particulier, cette image comporte un raccourcissement de fin de ligne (LES), 221 et des arrondissements de coins (CR) tels que 222, du fait de l'effet de réduction de contraste aux extrémités du motif. Le motif 230 à reproduire est modifié par adjonction de motifs sous-résolus tels qu'une « tête de marteau » ou « hammerhead », 231, un empattement ou « serif », 233, ou une ou plusieurs barres de diffusion ou « scattering bar », 234. Le motif peut également être une soustraction de matière telle qu'une « morsure de souris » ou « mousebite », 232. L'impact d'un rayon lumineux conformé de manière particulière (un seul faisceau central, faisceau dipolaire, faisceau quadripolaire ou faisceau annulaire) avec ces motifs sous-résolus crée un effet de diffraction qui rétablit le contraste et transfère le motif modifié par ces adjonctions et soustractions dans la résine avec une image, 240, identique au motif initial avant adjonctions/soustractions. Les figures 3a, 3b, 3c et 3d représentent respectivement de manière schématique un motif à coins à graver, l'application de doses rayonnées sans corrections, le résultat de ladite application sans correction et le résultat de l'application de corrections dans un mode de réalisation de l'invention. La figure 3a représente deux motifs contigus perpendiculaires, 310a et 320a, à reproduire. La figure 3b représente les mêmes deux motifs contigus à reproduire sans correction spécifique. io La figure 3c représente la gravure des deux motifs contigus perpendiculaires sur le substrat résiné en utilisant un procédé de l'art antérieur. L'ICR, 310c, l'OCR, 320c, sont apparents sur la figure, de manière identique à la figure 1. La figure 3d représente le résultat de l'application du procédé de l'invention pour graver le motif de la figure 3a, en appliquant des corrections dont les 15 modalités seront explicitées plus loin dans la description. De manière synthétique, pour des motifs dont la dimension critique est de l'ordre de 35 nm, le procédé consiste, pour corriger l'ICR, à insérer une zone de non exposition ou ouverture, 310d, qui sépare les deux motifs contigus, 310a et 320a, d'une distance de l'ordre de 10 nm, et, pour corriger l'OCR, à allonger 20 le motif 320a d'une zone d'exposition supplémentaire ou extension vers l'extérieur, 320d, d'une longueur selon la dimension la plus grande du motif 320a de l'ordre de 5 nm. Les zones de non exposition et d'exposition supplémentaire, 310d et 320d, peuvent être insérées par application de règles programmées à cet effet. Les 25 dites règles peuvent également être incluses dans un modèle de génération d'un design corrigé prenant en compte les motifs à graver ainsi que les zones correspondant à des motifs à soustraire ou ajouter pour réaliser les corrections nécessaires pour supprimer les CR. 30 La figure 4 représente l'ordinogramme d'un procédé de correction des arrondissements de coins dans un mode de réalisation de l'invention. De manière classique pour un homme de l'art, le procédé de l'invention commence par une étape, 410, de lecture du design. Le lay-out des motifs à graver est classiquement encodé dans des fichiers au format GDS Il 35 (Graphic Data System version2) ou OASIS (Open Artwork System Interchange Standard). La machine et le logiciel utilisés sont par exemple une machine de marque VISTECTM ou ADVANTESTTM. Son logiciel de pilotage est adapté de manière à pouvoir mettre en oeuvre les différentes étapes décrites ci-dessus. On sélectionne ensuite au cours d'une étape 420 les couches où les motifs doivent être gravés. On réalise ensuite une étape de fracturation, 430, au cours de laquelle les motifs à graver sont répartis en zones qui seront exposées par un shot. Ledit shot aura une dose de rayonnement déterminée par le programme io d'exposition. Au cours d'une étape 440, on réalise une correction des effets de proximité, soit par modulation de dose, en fonction du positionnement du motif à graver par rapport aux bords du motif général, soit en appliquant une variante de l'invention qui comprend un resizing du motif, ladite variante étant explicitée 15 plus loin dans la description en commentaire à la figure 7. Au cours d'une étape 450, on identifie les zones critiques, c'est-à-dire celles comprenant des motifs à graver contigus perpendiculaires, susceptibles de générer des CR. Cette étape de sélection dépend de la dimension critique du procédé appliqué au réseau de motifs. 20 Au cours d'une étape 460, on détecte les CR dans les zones qui ont été identifiées au cours de l'étape précédente. On génère ensuite, au cours d'une étape 470, les shots de correction selon des règles qui seront détaillées plus loin en commentaire aux figures 5 et 6. Cette étape de génération sera différente selon que l'on corrige un ICR ou un 25 OCR. Dans le premier cas, on génère une zone de non exposition entre les deux motifs contigus perpendiculaires. Dans le deuxième cas, on génère une zone d'exposition qui allonge un des motifs contigus perpendiculaires à graver. Au cours d'une étape 480, on réalise ensuite le design comprenant les motifs 30 originaux et les motifs de correction. Au cours d'étapes 490, 4A0 et 4B0, on finalise les commandes de la machine de lithographie électronique en convertissant les instructions générées au cours des étapes précédente en format machine, en les envoyant à ladite machine, puis en réalisant l'exposition. 35 Les figures 5a, 5b et 5c représentent respectivement un motif à coins à graver, l'application d'une correction de l'arrondissement d'un coin intérieur et l'effet de l'application de cette correction dans un mode de réalisation de l'invention. La figure 5a représente deux motifs contigus perpendiculaires, 510a et 520a. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, ces deux motifs ont une dimension critique de l'ordre de 35 nm. La figure 5b représente les deux mêmes motifs contigus perpendiculaires, ainsi qu'un motif de correction de l'ICR attendu, 530b. Ledit motif de io correction est destiné à ne pas être gravé et constitue donc une soustraction au motif à graver 520a pour réaliser ladite correction. Ce motif sera implanté entre les deux motifs contigus et aura la même largeur que ledit motif 520a, devenu 520b. Sa dimension dans la direction de la dimension la plus grande du motif 520a sera calculée à l'étape 470 du procédé illustré par la figure 4. 15 Cette dimension sera de l'ordre de 10 nm, dans l'exemple de réalisation où la dimension critique du motif 520a sera de l'ordre de 35 nm. La figure 5c représente le résultat de la gravure du design comprenant les deux motifs originaux à graver, respectivement 510a, 520a, le deuxième devenant, après réalisation de la gravure, 520c, d'une longueur réduite 20 sensiblement de la dimension du motif de correction, 530c. Les figures 6a, 6b et 6c représentent respectivement un motif à coins à graver, l'application d'une correction de l'arrondissement d'un coin extérieur et l'effet de l'application de cette correction dans un mode de réalisation de 25 l'invention. La figure 6a représente deux motifs contigus perpendiculaires, 610a et 620a. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, ces deux motifs ont une dimension critique de l'ordre de 35 nm. La figure 6b représente les deux mêmes motifs contigus perpendiculaires, 30 ainsi qu'un motif de correction de l'OCR attendu, 630b. Ledit motif de correction est destiné à être gravé et constitue donc une addition au motif à graver 610a pour réaliser ladite correction. Ce motif sera implanté pour réaliser un allongement d'un des deux motifs contigus (dans le cas représenté par la figure, du motif 610a) et aura la même largeur que ledit 35 motif 610a, devenu 610b. Sa dimension dans la direction de la dimension la plus grande du motif 610a sera calculée à l'étape 470 du procédé illustré par la figure 4. Cette dimension sera de l'ordre de 5 nm, lorsque la dimension critique du motif 610a sera de l'ordre de 35 nm. La figure 6c représente le résultat de la gravure du design comprenant les deux motifs originaux à graver, respectivement 610a, 620a, le premier devenant, après réalisation de la gravure, 610c, d'une longueur augmentée sensiblement de la dimension du motif de correction, 630c. La figure 7 illustre le procédé de resizing des bords du bloc à graver selon io une variante de l'invention. A titre de variante de réalisation, on peut effectuer, au cours d'une étape 440, un resizing du design cible en utilisant le procédé d'optimisation combinée de la géométrie du CIF et des lignes et de la modulation de dose rayonnée selon le procédé divulgué par la demande de brevet déposée par la 15 demanderesse de la présente demande sous le numéro 1052862. Selon le procédé décrit par cette demande de brevet, qui vise une correction des effets de proximité inhérents aux procédés de lithographie pour les géométries inférieures à 50 nm, on calcule les doses à appliquer dans les shots correspondant aux motifs à ajouter/retrancher des motifs intitiaux, soit 20 par convolution de la dose rayonnée avec le motif à graver soit en utilisant une table de paramètres. Le calcul combiné de la modulation de dose à appliquer et de la taille des motifs nouveaux est effectué de manière à préserver la latitude en énergie du procédé selon un calcul dont un exemple est donné ci-dessous en commentaire à la figure 7. 25 La figure 7 illustre le procédé de resizing des géométries à graver selon une variante de l'invention. La géométrie des motifs est modifiée dans au moins une dimension pour optimiser la latitude en énergie du procédé. Plus précisément, on calcule le 30 déplacement 750 à effectuer selon cette dimension en recherchant l'intersection de la droite 740 (tangente à la courbe de dose reçue, 720, au point où la dose reçue est égale au seuil de sensibilité de la résine à 0,5) avec la droite 730 qui matérialise ledit seuil de sensibilité, puis en effectuant le déplacement vers le point d'intersection de cette dernière droite avec le 35 profil de la dose rayonnée 710. Le calcul combiné dose/motifs peut être itéré deux ou trois fois. La modulation de la dose à appliquer sur les motifs peut également être calculée à partir d'une table de paramètres sans calcul de convolution, notamment lorsque la modulation n'est appliquée que sur les shots s extérieurs aux motifs, les autres shots étant appliqués à la valeur normalisée du procédé, ou à une valeur inférieure de l'ordre de 30% à celle-ci. La méthode de l'invention a été décrite dans un exemple d'application à un procédé de lithographie électronique par écriture directe. Elle peut également io être appliquée à un autre procédé de lithographie électronique utilisant des masques. Les exemples décrits ci-dessus sont donc donnés à titre d'illustration de certains de modes de réalisation de l'invention. Ils ne limitent en aucune manière le champ de l'invention qui est défini par les revendications qui is suivent. REVENDICATIONS1. Procédé de lithographie électronique de réseaux de motifs sur un substrat résiné comprenant au moins deux motifs perpendiculaires (510a, 520a, 610a, 620a) positionnés de manière contigüe, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination desdits motifs contigus, une étape de génération d'au moins un motif de correction (530b, 630b) et une étape de combinaison dudit motif de correction avec lesdits motifs contigus. 2. Procédé de lithographie selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit motif de correction détermine une zone de non exposition de la résine entre lesdits deux motifs contigus. 3. Procédé de lithographie selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dimension critique du réseau de motifs est de l'ordre de 35 nm et ladite zone de non exposition de la résine produit un espacement entre lesdits deux motifs contigus de l'ordre de 10 nm. 4. Procédé de lithographie selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit motif de correction détermine une zone d'exposition de la résine ajoutée de manière contigüe à l'un au moins desdits deux motifs contigus. 25 5. Procédé de lithographie selon la revendication 4, caractérisé en ce que la dimension critique du réseau de motifs est de l'ordre de 35 nm, et ladite zone d'exposition de la résine produit un allongement dudit au moins un des deux motifs contigus dans sa plus grande dimension de l'ordre de 5 nm. 30 6. Procédé de lithographie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits motifs de correction, leurs dimensions et leurs emplacements sont déterminés par un modèle de détermination automatique d'un design cible comprenant les motifs contigus 35 et les motifs de correction. 20 7. Procédé de lithographie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une étape de calcul d'au moins une dimension d'au moins un des motifs contigus et une étape de calcul de modulation de doses sur lesdits motifs, lesdits calculs étant liés par une relation fonctionnelle faisant intervenir la latitude en énergie du procédé. 8. Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code io de programme permettant l'exécution du procédé de lithographie électronique de réseaux de motifs sur un substrat résiné comprenant au moins deux motifs perpendiculaires positionnés de manière contigüe selon l'une des revendications 1 à 6 lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur, ledit programme d'ordinateur étant caractérisé en ce qu'il 15 comprend un module de détermination desdits motifs contigus, un module de génération d'au moins un motif de correction et un module de combinaison dudit motif de correction avec lesdits motifs contigus. 9. Programme d'ordinateur selon la revendication 8, caractérisé 20 qu'il comprend en outre un module d'application d'un modèle de détermination automatique d'un design cible comprenant les motifs contigus et les motifs de correction dont les dimensions et les emplacements sont déterminés par ledit modèle. 25 10. Programme d'ordinateur selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un module de calcul d'au moins une dimension d'au moins un des motifs contigus et un module de calcul de modulation de doses sur lesdits motifs, lesdits calculs étant liés par une relation fonctionnelle faisant intervenir la 30 latitude en énergie du procédé. 35