Máscara de cambio de fase

Las máscaras de cambio de fase son fotomáscaras que aprovechan la interferencia generada por las diferencias de fase para mejorar la resolución de la imagen en fotolitografía . Existen máscaras de cambio de fase alternas ^{[ 1 ]} y atenuadas ^{[ 2 ]} . Una máscara de cambio de fase se basa en el hecho de que la luz que pasa a través de un medio transparente experimentará un cambio de fase en función de su espesor óptico.

Una fotomáscara convencional es una placa transparente con el mismo grosor en toda su superficie, cuyas partes están recubiertas con un material no transmisor para crear un patrón en la oblea semiconductora cuando se ilumina.

En las máscaras de desplazamiento de fase alternantes , ciertas regiones transmisoras se hacen más delgadas o más gruesas. Esto induce un desplazamiento de fase en la luz que viaja a través de esas regiones de la máscara (véase la ilustración). Cuando el grosor se elige adecuadamente, la interferencia de la luz con desplazamiento de fase con la luz proveniente de las regiones no modificadas de la máscara mejora el contraste en algunas partes de la oblea, lo que en última instancia puede aumentar la resolución de la misma. El caso ideal es un desplazamiento de fase de 180 grados, que resulta en la dispersión de toda la luz incidente. Sin embargo, incluso para desplazamientos de fase menores, la cantidad de dispersión no es despreciable. Se puede demostrar que solo para desplazamientos de fase de 37 grados o menos, un borde de fase dispersará el 10 % o menos de la luz incidente.

Las máscaras de desplazamiento de fase atenuadas emplean un enfoque diferente. Ciertas partes de la máscara que bloquean la luz se modifican para permitir el paso de una pequeña cantidad de luz (normalmente, solo un pequeño porcentaje). Esta luz no es lo suficientemente intensa como para crear un patrón en la oblea, pero puede interferir con la luz proveniente de las partes transparentes de la máscara, con el objetivo, una vez más, de mejorar el contraste en la oblea.

Las máscaras de desplazamiento de fase atenuado ya se utilizan ampliamente, debido a su construcción y operación más simples, particularmente en combinación con iluminación optimizada para patrones de memoria. Por otro lado, las máscaras de desplazamiento de fase alterno son más difíciles de fabricar y esto ha ralentizado su adopción, pero su uso se está volviendo más generalizado. Por ejemplo, Intel está utilizando la técnica de máscara de desplazamiento de fase alterno para imprimir compuertas para sus transistores de 65 nm y nodos posteriores. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Si bien las máscaras de desplazamiento de fase alterno son una forma más fuerte de mejora de resolución que las máscaras de desplazamiento de fase atenuado, su uso tiene consecuencias más complejas. Por ejemplo, generalmente se imprime un borde o límite de fase de 180 grados. Este borde impreso generalmente es una característica no deseada y generalmente se elimina con una segunda exposición.

Una ventaja de usar máscaras de cambio de fase en litografía es la menor sensibilidad a las variaciones en el tamaño de las características de la propia máscara. Esto se utiliza con mayor frecuencia en máscaras de cambio de fase alternas, donde el ancho de línea se vuelve cada vez menos sensible al ancho del cromo en la máscara, a medida que este disminuye. De hecho, incluso sin cromo, el borde de fase aún puede imprimirse, como se mencionó anteriormente. Algunos casos de máscaras de cambio de fase atenuadas también demuestran la misma ventaja (ver figura). Las máscaras de cambio de fase atenuadas también mejoran la pendiente logarítmica de la imagen sin requerir una dosis de exposición muy alta con una característica oscura ensanchada. ^{[ 5 ]} Una mayor transmisión mejora el efecto. ^{[ 6 ]}

A medida que las máscaras de cambio de fase se aplican a la impresión de características cada vez más pequeñas, resulta fundamental modelarlas con precisión mediante software de simulación riguroso, como Panoramic Technology o Sigma-C. Esto cobra especial importancia cuando la topografía de la máscara comienza a influir significativamente en la dispersión de la luz, y esta empieza a propagarse en ángulos mayores. El rendimiento de las máscaras de cambio de fase también puede previsualizarse mediante microscopios de imagen aérea. La inspección de defectos sigue siendo un aspecto crítico de la tecnología de máscaras de cambio de fase, ya que el conjunto de defectos imprimibles se ha ampliado para incluir aquellos con efectos de fase, además de los efectos de transmisión convencionales.

Las máscaras de desplazamiento de fase atenuado se han utilizado en la producción desde el  nodo de 90 nm. ^{[ 7 ]}

• Levinson, Harry (2004). Principios de litografía (2.ª  ed.). SPIE — Sociedad Internacional de Ingeniería Óptica. ISBN 0-8194-5660-8.
• Rai-Choudhury, P., editor (1997). Manual de microlitografía, micromecanizado y microfabricación. Volumen 1: Microlitografía . Bellingham, Washington: SPIE Optical Engineering Press. ISBN 0-85296-906-6.{{cite book}}: |author=tiene nombre genérico ( ayuda ) CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace )