प्रकाशिकी सामीप्य संशोधन

प्रकाशिकी सामीप्य संशोधन (ऑप्टिकल प्रॉक्सिमिटी करेक्शन (ओपीसी)) एक फोटोलिथोग्राफी एन्हांसमेंट तकनीक है जिसका उपयोग सामान्यतः विवर्तन या प्रक्रिया प्रभावों के कारण छवि त्रुटियों की भरपाई के लिए किया जाता है। इस प्रकार ओपीसी की आवश्यकता मुख्य रूप से अर्धचालक उपकरणों के निर्माण में देखी जाती है और सिलिकॉन वेफर पर उकेरी गई छवि में प्रसंस्करण के बाद, मूल डिजाइन के किनारे प्लेसमेंट अखंडता को बनाए रखने के लिए प्रकाश की सीमाओं के कारण होती है। इस प्रकार ये अनुमानित छवियां अनियमितताओं के साथ दिखाई देती हैं जैसे कि रेखा की चौड़ाई जो डिज़ाइन की तुलना में संकरी या व्यापक होती है, ये इमेजिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले फोटोमास्क पर पैटर्न को बदलकर इनकी भरपाई की जा सकती है। इस प्रकार गोल कोनों जैसी अन्य विकृतियाँ प्रकाशिकी इमेजिंग टूल के रिज़ॉल्यूशन द्वारा संचालित होती हैं और इसकी भरपाई करना कठिन होता है। इस तरह की विकृतियों को यदि ठीक नहीं किया जाता है, तो जो बनाया जा रहा था, उसके विद्युत गुणों में महत्वपूर्ण रूप से परिवर्तन हो सकता है। प्रकाशिकी सामीप्य संशोधन इन त्रुटियों को किनारों को हिलाकर या फोटोमास्क पर लिखे पैटर्न में अतिरिक्त बहुभुज जोड़कर इन त्रुटियों को ठीक करता है। इस प्रकार इसे सुविधाओं के बीच चौड़ाई और अंतर के आधार पर पूर्व-गणना की गई लुक-अप तालिकाओं (नियम आधारित ओपीसी के रूप में जाना जाता है) या अंतिम पैटर्न को गतिशील रूप से अनुकरण करने के लिए कॉम्पैक्ट मॉडल का उपयोग करके संचालित किया जा सकता है और इस तरह किनारों की गति को संचालित किया जा सकता है, सामान्यतः खंडों में विभाजित होते है, सर्वोत्तम समाधान खोजने के लिए, (इसे मॉडल आधारित ओपीसी के रूप में जाना जाता है)। इस प्रकार इसका उद्देश्य सेमीकंडक्टर वेफर पर डिजाइनर द्वारा तैयार किए गए मूल लेआउट को यथासंभव पुन: प्रस्तुत करना है।

ओपीसी के दो सबसे अधिक दिखाई देने वाले लाभ विभिन्न घनत्व के क्षेत्रों (उदाहरण के लिए, किसी सरणी का केंद्र बनाम एक सरणी का किनारा, या नेस्टेड बनाम पृथक रेखाएं) में सुविधाओं के बीच देखे जाने वाले लिनिविड्थ अंतर को ठीक कर रहे हैं और लाइन एंड शॉर्टनिंग (जैसे, फील्ड ऑक्साइड पर गेट ओवरलैप). पूर्व स्थितियों के लिए, इसका उपयोग रिज़ॉल्यूशन बढाने वाली तकनीकों जैसे स्कैटरिंग बार्स (उप-रिज़ॉल्यूशन लाइनों को रिज़ॉल्व करने योग्य लाइनों के समीप रखा गया) के साथ-साथ लाइनविड्थ समायोजन के साथ किया जा सकता है। इस प्रकार बाद वाली स्थितियों के लिए, डिज़ाइन में लाइन के अंत में डॉग-ईयर (सेरिफ़ या हैमरहेड) विशेषताएं एवं विधाएँ उत्पन्न की जा सकती हैं। ओपीसी का फोटोमास्क फैब्रिकेशन निर्माण पर लागत प्रभाव पड़ता है जिससे मास्क लिखने का समय मास्क और डेटा-फाइलों की जटिलता से संबंधित होता है और इसी तरह दोषों के लिए मास्क निरीक्षण में अधिक समय लगता है क्योंकि महीन किनारे के नियंत्रण के लिए छोटे स्पॉट आकार की आवश्यकता होती है।

संकल्प का प्रभाव: के1 कारक
पारंपरिक विवर्तन-सीमित रिज़ॉल्यूशन रेले मानदंड द्वारा दिया गया है $$0.61\lambda/NA,$$ कहाँ $$NA$$ संख्यात्मक एपर्चर है और $$\lambda$$ प्रकाश स्रोत की तरंग दैर्ध्य है। इस प्रकार एक पैरामीटर को परिभाषित करके, महत्वपूर्ण विशेषता चौड़ाई की इस मान से तुलना करना अधिकांशतः सामान्य होता है, $$k_1,$$ ऐसा है कि फीचर चौड़ाई बराबर है $$k_1\lambda/NA.$$ के साथ नेस्टेड सुविधाएँ $$k_1<1$$ समान आकार की पृथक सुविधाओं की तुलना में ओपीसी से कम लाभ इसका कारण यह है कि नेस्टेड सुविधाओं के स्थानिक आवृत्ति स्पेक्ट्रम में पृथक सुविधाओं की तुलना में कम घटक होते हैं। जैसे-जैसे फीचर पिच घटती जाती है, संख्यात्मक एपर्चर द्वारा अधिक घटकों को काट दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वांछित फैशन में पैटर्न को प्रभावित करने में अधिक कठिनाई होती है।

प्रकाश और स्थानिक सुसंगतता का प्रभाव
प्रकाश स्रोत के सुसंगतता की डिग्री संख्यात्मक एपर्चर के कोणीय सीमा के अनुपात से निर्धारित होती है। इस अनुपात को अधिकांशतः आंशिक सुसंगतता कारक कहा जाता है, या $$\sigma$$. यह पैटर्न की गुणवत्ता और इसलिए ओपीसी के अनुप्रयोग को भी प्रभावित करता है। इस प्रकार इमेज प्लेन में सुसंगतता दूरी मोटे तौर पर दी गई है $$0.5\lambda/(\sigma NA).$$ इस दूरी से अधिक से अलग किए गए दो छवि बिंदु प्रभावी रूप से असंबद्ध होंगे, जिससे एक सरल ओपीसी एप्लिकेशन की अनुमति होगी। इस प्रकार यह दूरी वास्तव में के मूल्यों के लिए रेले की कसौटी के $$\sigma$$ 1 के करीब है।

एक संबंधित बिंदु यह है कि ओपीसी का उपयोग प्रकाश की आवश्यकता को नहीं बदलता है। इस प्रकार यदि ऑफ-एक्सिस प्रकाश की आवश्यकता होती है, तो ओपीसी का उपयोग ऑन-एक्सिस प्रकाश पर स्विच करने के लिए नहीं किया जा सकता है, क्योंकि ऑन-एक्सिस प्रकाश के लिए, इमेजिंग जानकारी अंतिम एपर्चर के बाहर बिखरी होती है, जब ऑफ-एक्सिस प्रकाश की आवश्यकता होती है, जिससे किसी भी इमेजिंग को रोका जा सकता है।

विपथन का प्रभाव
प्रकाशिकी प्रक्षेपण प्रणालियों में प्रकाशिकी विपथन वेवफ्रंट्स, या स्पेक्ट्रम या प्रकाश कोणों के प्रसार को विकृत करता है, जो फोकस की गहराई को प्रभावित कर सकता है। जबकि ओपीसी का उपयोग फोकस की गहराई के लिए महत्वपूर्ण लाभ प्रदान कर सकता है, विचलन इन लाभों को ऑफसेट से अधिक कर सकते हैं। इस प्रकार फोकस की अच्छी गहराई के लिए प्रकाशिकी अक्ष के साथ तुलनीय कोणों पर विवर्तित प्रकाश की आवश्यकता होती है और इसके लिए उपयुक्त प्रकाश कोण की आवश्यकता होती है। सही प्रकाश कोण मानते हुए, ओपीसी किसी दिए गए पिच के लिए सही कोणों के साथ अधिक विवर्तित प्रकाश को निर्देशित कर सकता है, किन्तु सही प्रकाश कोण के बिना, ऐसे कोण भी उत्पन्न नहीं होंगे।

एकाधिक एक्सपोजर का प्रभाव
पिछली प्रौद्योगिकी पीढ़ियों में $$k_1$$ कारक लगातार कम हो रहा है, सर्किट पैटर्न उत्पन्न करने के लिए बहु-एक्सपोज़र में जाने की प्रत्याशित आवश्यकता अधिक वास्तविक हो जाती है। यह दृष्टिकोण ओपीसी के अनुप्रयोग को प्रभावित करेगा, क्योंकि प्रत्येक एक्सपोजर से छवि तीव्रता के योग को ध्यान में रखना होगा। इस प्रकार यह पूरक फोटोमास्क तकनीक का मामला है, जहां एक वैकल्पिक-एपर्चर फेज-शिफ्टिंग मास्क और एक पारंपरिक बाइनरी मास्क की छवियों को एक साथ जोड़ा जाता है।

मल्टीपल-ईच पैटर्निंग का प्रभाव
एक ही फोटोरेसिस्ट फिल्म के मल्टीपल एक्सपोजर के विपरीत, एकाधिक पैटर्निंग में एक ही डिवाइस लेयर को पैटर्न करने के लिए बार-बार फोटोरेसिस्ट कोटिंग, डिपोजिशन और एचिंग की आवश्यकता होती है। यह समान परत को प्रतिरूपित करने के लिए लूज़र डिज़ाइन नियमों का उपयोग करने का अवसर देता है। इस प्रकार इन कमजोर डिजाइन नियमों पर छवि के लिए प्रयुक्त लिथोग्राफी उपकरण के आधार पर, ओपीसी अलग होगी। मल्टीपल-ईच पैटर्निंग भविष्य की प्रौद्योगिकी पीढ़ियों के लिए एक लोकप्रिय तकनीक बन सकती है। साइडवॉल सैक्रिफिशियल फीचर्स का उपयोग करते हुए मल्टीपल-ईच पैटर्निंग का एक विशिष्ट रूप, वर्तमान में 10 एनएम से कम व्यवस्थित रूप से पैटर्निंग सुविधाओं का एकमात्र प्रदर्शित विधि है। इस प्रकार यह न्यूनतम अर्ध-पिच बलिदान विशेषता की जमा मोटाई से मेल खाती है।

ओपीसी आवेदन आज
आज, इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन स्वचालन (ईडीए) विक्रेताओं से वाणिज्यिक पैकेजों के उपयोग के बिना ओपीसी का संभवतः ही कभी अभ्यास किया जाता है। एल्गोरिदम, मॉडलिंग तकनीकों और बड़े कंप्यूट फ़ार्म के उपयोग से 130 एनएम डिज़ाइन नियमों (जब मॉडल आधारित ओपीसी का पहली बार उपयोग किया गया था) से प्रारंभ करके, सबसे महत्वपूर्ण पैटर्निंग परतों को रातोंरात ठीक करने में सक्षम बनाया गया है। इस प्रकार सबसे उन्नत डिजाइन नियमों के नीचे एवं परिष्कृत ओपीसी की आवश्यकता वाली परतों की संख्या उन्नत नोड्स के साथ बढ़ी है, क्योंकि पहले गैर-महत्वपूर्ण परतों को अब मुआवजे की आवश्यकता होती है।

ओपीसी का उपयोग कम तक ही सीमित नहीं है $$k_1$$ विशेषताएं जो आज सामान्यतः देखी जाती हैं, किन्तु किसी भी वांछित छवि सुधार योजना पर लागू की जा सकती हैं जिसे त्रुटिहीन रूप से मॉडल किया जा सकता है। इस प्रकार उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी में निकटता प्रभाव (इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी) सुधार वाणिज्यिक इलेक्ट्रॉन-बीम लिथोग्राफी टूल पर स्वचालित क्षमता के रूप में सम्मिलित है। चूंकि कई गैर-लिथोग्राफिक प्रक्रियाएं अपने स्वयं के निकटता प्रभाव प्रदर्शित करती हैं, उदाहरण के लिए, रासायनिक-यांत्रिक पॉलिशिंग या प्लाज्मा नक़्क़ाशी, इन प्रभावों को मूल ओपीसी के साथ मिलाया जा सकता है।

सबरिज़ॉल्यूशन असिस्ट फीचर्स (एसआरएएफएस)
सबरिज़ॉल्यूशन असिस्ट फीचर्स (एसआरएएफएस) ऐसी सुविधाएँ हैं जो लक्षित सुविधाओं से अलग होती हैं, किन्तु स्वयं मुद्रित न होने पर उनकी छपाई में सहायता करती हैं। प्रिंटिंग एसआरएएफ एक महत्वपूर्ण उपज अवरोधक हैं और एसआरएएफ को निर्धारित करने और निकालने के लिए अतिरिक्त ओपीसी मॉडल की आवश्यकता होती है जहां अवांछित प्रिंटिंग हो सकती है। इस प्रकार एसआरएएफएस का लक्षित फीचर आकार बदलने और/या अनुलग्नकों की तुलना में विवर्तन स्पेक्ट्रम पर अधिक स्पष्ट प्रभाव होता है। प्रिंट न करने की आवश्यकता केवल कम खुराक के साथ उनके उपयोग को बाधित करती है। यह स्टोकास्टिक प्रभावों के साथ समस्याएं उत्पन्न कर सकता है। इसलिए उनका मुख्य अनुप्रयोग पृथक सुविधाओं के लिए फोकस की गहराई में सुधार करना है (सघन विशेषताएं एसआरएएफ प्लेसमेंट के लिए पर्याप्त जगह नहीं छोड़ती हैं)। चूंकि एसआरएएफएस उच्च स्थानिक आवृत्तियों या विवर्तन आदेशों की ओर ऊर्जा का पुनर्वितरण करते हैं, फोकस की गहराई प्रकाश कोण (स्थानिक आवृत्तियों या विवर्तन आदेशों के स्पेक्ट्रम का केंद्र) के साथ-साथ पिच (स्थानिक आवृत्तियों या विवर्तन आदेशों का पृथक्करण) पर अधिक निर्भर होती है। इस प्रकार विशेष रूप से, विभिन्न एसआरएएफ (स्थिति, आकार, आकार) के परिणामस्वरूप अलग-अलग प्रकाश विनिर्देश हो सकते हैं। वास्तव में, कुछ पिच विशिष्ट प्रकाश कोणों के लिए एसआरएएफ के उपयोग को प्रतिबंधित करते हैं। चूंकि पिच सामान्यतः पूर्व निर्धारित होती है, कुछ प्रकाश कोणों को एसआरएएफ ओपीसी के उपयोग से भी बचा जाना चाहिए। सामान्यतः, चूंकि, एसआरएएफ एक पूर्ण समाधान नहीं हो सकता है और केवल सघन स्थितियों तक पहुंच सकता है, उससे मेल नहीं खा सकता हैं।

यह भी देखें

 * कम्प्यूटेशनल लिथोग्राफी
 * फेज-शिफ्ट मास्क
 * उलटा लिथोग्राफी

बाहरी संबंध

 * Overview of ओपीसी, with diagrams, by Frank Gennari