Las máscaras de desplazamiento 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 desplazamiento de fase alternadas [1] y atenuadas [2] . Una máscara de desplazamiento de fase se basa en el hecho de que la luz que pasa a través de un medio transparente sufrirá un cambio de fase en función de su espesor óptico.
Una fotomáscara convencional es una placa transparente con el mismo grosor en todas partes, partes de la cual están cubiertas con material no transmisor para crear un patrón en la oblea semiconductora cuando se ilumina.
En las máscaras de cambio de fase alterna , ciertas regiones de transmisión se hacen más delgadas o más gruesas. Eso induce un cambio de fase en la luz que viaja a través de esas regiones de la máscara (ver la ilustración). Cuando el grosor se elige adecuadamente, la interferencia de la luz con cambio de fase con la luz que proviene de regiones no modificadas de la máscara tiene el efecto de mejorar el contraste en algunas partes de la oblea, lo que en última instancia puede aumentar la resolución en la oblea. El caso ideal es un cambio de fase de 180 grados, lo que da como resultado que toda la luz incidente se disperse. Sin embargo, incluso para cambios de fase más pequeños, la cantidad de dispersión no es despreciable. Se puede demostrar que solo para cambios de fase de 37 grados o menos, un borde de fase dispersará el 10% o menos de la luz incidente.
Las máscaras de cambio de fase atenuadas emplean un enfoque diferente. Se modifican ciertas partes de la máscara que bloquean la luz para permitir que se transmita una pequeña cantidad de luz (normalmente, solo un pequeño porcentaje). Esa luz no es lo suficientemente fuerte como para crear un patrón en la oblea, pero puede interferir con la luz que proviene de las partes transparentes de la máscara, con el objetivo de mejorar el contraste en la oblea.
Las máscaras de cambio de fase atenuadas 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 cambio de fase alternadas son más difíciles de fabricar y esto ha ralentizado su adopción, pero su uso se está extendiendo. Por ejemplo, Intel está utilizando la técnica de máscara de cambio de fase alternada para imprimir puertas para sus transistores de nodo de 65 nm y posteriores. [3] [4] Si bien las máscaras de cambio de fase alternadas son una forma más fuerte de mejora de la resolución que las máscaras de cambio de fase atenuadas, su uso tiene consecuencias más complejas. Por ejemplo, generalmente se imprimirá un borde o límite de fase de 180 grados. Este borde impreso suele ser una característica no deseada y generalmente se elimina con una segunda exposición.
Una ventaja de utilizar máscaras de cambio de fase en litografía es la sensibilidad reducida a las variaciones de los tamaños de las características de la propia máscara. Esto se utiliza más comúnmente 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 todavía se puede imprimir, como se señaló anteriormente. Algunos casos de máscaras de cambio de fase atenuadas también demuestran el mismo beneficio (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 ampliada. [5] Una transmisión más alta mejora el efecto. [6]
A medida que las máscaras de cambio de fase se aplican a la impresión de características cada vez más pequeñas, se hace cada vez más importante modelarlas con precisión mediante un software de simulación riguroso, como Panoramic Technology o Sigma-C. Esto se vuelve especialmente importante a medida que la topografía de la máscara comienza a desempeñar un papel importante en la dispersión de la luz, y la luz en sí comienza a propagarse en ángulos mayores. El rendimiento de las máscaras de cambio de fase también se puede previsualizar con el uso de microscopios de imágenes aéreas. La inspección de defectos sigue siendo un aspecto crítico de la tecnología de máscaras de cambio de fase, ya que el conjunto de defectos de máscara imprimibles se ha ampliado para incluir aquellos con efectos de fase además de los efectos de transmisión convencionales.
Las máscaras de cambio de fase atenuadas se han utilizado en producción desde el nodo de 90 nm. [7]
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