ES3071069T3 - Method and system for generation of lithography patterns - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema y método de generación de patrones de litografía (1) que comprende: un haz de partículas incidente (21) con una longitud de onda (λ) de máxima probabilidad proveniente de una fuente de partículas (2); y una máscara (4) con orificios pasantes (3) dispuestos en el haz de partículas incidente (21). El sistema de generación de patrones de litografía (1) genera un patrón de tamaño nanométrico único (51), donde los orificios pasantes (3) están dispuestos de forma no periódica en la máscara. También se describe un método informático para generar un modelo de máscara de litografía (4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método y sistema para la generación de patrones de litografía

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere a la microlitografía y a la fabricación de circuitos integrados y otros dispositivos, por ejemplo, dispositivos cuánticos que no pueden producirse a gran escala con la tecnología existente. Más específicamente, se refiere a exponer una máscara con un haz de partículas, generar un patrón de partículas basado en la información codificada en la máscara y exponer un objetivo, tal como una capa protectora sobre una oblea de silicio, con el patrón de partículas.

[0005] Antecedentes

[0006] La fabricación de circuitos integrados se basa actualmente en la generación de patrones usando fotolitografía basada en máscaras: una versión ampliada del patrón de chip deseado o parte del patrón de chip deseado se imprime en un sustrato (fotomáscara). El patrón en la máscara puede distorsionarse para tener en cuenta los efectos de aberración, etc. Se transmite luz (fotones) a través de la fotomáscara o se refleja luz en la misma usando componentes ópticos (lentes refractivas o reflectantes) para crear una imagen desmagnificada del patrón en una oblea de silicio. La oblea de silicio está revestida con un material fotosensible (capa protectora), que reacciona con los fotones creando así una impresión permanente de la imagen en la capa protectora. Esta se usa entonces como una máscara física en las siguientes etapas de fabricación. Las dos fuentes de luz principales utilizadas en la industria de los semiconductores actualmente son la Luz Ultravioleta Profunda (DUV, por sus siglas en inglés), que tiene una longitud de onda de 193 nm, y la Luz Ultravioleta Extrema (EUV, por sus siglas en inglés), que tiene una longitud de onda de 13.5 nm.

[0007] El objetivo constante es crear patrones con tamaños de característica cada vez más pequeños y densidades de información cada vez mayores, lo que comúnmente se denomina paso mínimo –la distancia más pequeña entre los centros de dos características–. Para un sistema óptico estándar, el paso más pequeño que se puede obtener es la mitad de la longitud de onda del haz saliente, cuando el proceso se realiza en aire o vacío (índice de refracción 1, criterio de Abbe). El rendimiento de la DUV se lleva más allá mediante el uso de técnicas de ingeniería de frente de onda, tales como máscaras de desplazamiento de fase, iluminación fuera del eje o corrección de proximidad óptica, logrando un paso mínimo de ~30 % de la longitud de onda. El paso definitivo en la litografía DUV se logra usando la técnica de litografía por inmersión, donde se introduce un fluido de alto índice de refracción entre la lente final y la oblea. La combinación de estas técnicas permite que la DUV funcione a una longitud de onda efectiva de ~135 nm, lo que conduce a un paso mínimo de aproximadamente 38 nm. Una reducción adicional del paso requiere múltiples exposiciones para crear un patrón de chip, disminuyendo así el rendimiento total y aumentando la complejidad.

[0008] El estado de la técnica es la fotolitografía ultravioleta extrema (EUV), que, con fotones (ondas electromagnéticas) de una longitud de onda de 13.5 nm, debería poder producir patrones con un paso mínimo o un tamaño de característica mínimo de aproximadamente 6.75 nm según el criterio de Abbe con un índice de refracción de 1 (vacío).

[0009] Sin embargo, debido a la alta energía de los fotones en la litografía EUV, el proceso de generación de patrones en la capa protectora está mediado por electrones secundarios fotogenerados, que pueden viajar durante varios nm antes de inducir una reacción. Los experimentos y la teoría actuales indican que el radio de borrosidad de electrones secundarios para la EUV es de alrededor de 3 nm, lo que limitaría el tamaño de característica que se puede lograr a alrededor de 6 nm. Esto significa que los dispositivos cuánticos basados en pequeños puntos cuánticos y átomos y moléculas individuales no se pueden producir con la EUV. El paso a longitudes de onda incluso más cortas que 13.5 nm exacerbaría simplemente el problema de los electrones secundarios.

[0010] En Berggren, K.K., Bard, A., Wilbur, J.L., Gillaspy, J.D., Helg, A.G., McClelland, J.J., Rolston, S.L., Phillips, W.D., Prentiss, M., Whitesides, G.M.: Microlithography by Using Neutral Metastable Atoms and Self-Assembled Monolayers. Science 269(5228), 1255-1257 (1995) https://arxiv.org/abs/https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/science.7652572. https://doi.org/10.1126/science.7652572, se propone la litografía con átomos metaestables como alternativa a la fotolitografía. La generación de patrones en una capa protectora basada en tiol se demuestra en una configuración de litografía de proximidad usando un haz de átomos de argón metaestables transmitidos a través de una rejilla. En otros experimentos se han generado patrones con átomos metaestables usando máscaras de luz, en algunos casos con los átomos depositados directamente sobre un sustrato. Sin embargo, no se ha demostrado que los haces atómicos puedan usarse para generar cualquier patrón complejo deseado con un paso mínimo pequeño.

[0011] Se han realizado algunos experimentos para enfocar haces atómicos a un punto pequeño con lentes o espejos o campos de estado sólido. Sin embargo, esto sólo puede aplicarse para escritura en serie y, por tanto, no es adecuado para producción a gran escala.

[0012] En Fujita, J., Morinaga, M., Kishimoto, T., Yasuda, M., Matsui, S., Shimizu, F.: Manipulation of an atomic beam by a computer-generated hologram. Nature 380(6576), 691-694 (1996). https://doi.org/10.1038/380691a0 se genera un patrón deseado con átomos de neón metaestables en una pantalla, transmitiendo el haz de átomos a través de una máscara sólida que consiste en una distribución de orificios pasantes aproximadamente circulares de 30 nm de diámetro grabados en una membrana de nitruro de silicio. Las aberturas son todas del mismo tamaño y se colocan en la membrana en posiciones definidas por una estructura de rejilla cuadrada regular. Nos referimos a este enfoque como holografía binaria basada en rejilla. La configuración funciona con todas las dimensiones de sistema dentro del régimen de Fraunhofer (campo lejano) donde el número de Fresnel F « 1. La máscara se diseña usando una transformada de Fourier del patrón deseado, de modo que el proceso de difracción que tiene lugar durante la transmisión a través de la máscara conduzca a que el patrón deseado aparezca en múltiples copias a cada lado del pico de orden 0. Las copias de patrón en un lado del pico de orden 0 se giran 180° con respecto a las copias de patrón en el otro lado del pico de orden 0 (véase la Figura 4 en el artículo original).

[0013] Nesse, T., Simonsen, I., Holst, B.: Nanometer-Resolution Mask Lithography with Matter Waves: Near-Field Binary Holography. Phys. Rev. Applied 11, 024009 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.11.024009 divulgaron un trabajo teórico sobre holografía binaria basada en rejilla con la aplicación de pequeñas máscaras con estructuras de rejilla cuadradas y hexagonales, una distancia entre la máscara y el plano de patrón de solo 40 μm y orificios muy pequeños, de menos de 1 nm.

[0014] La holografía binaria basada en rejilla de la técnica anterior, divulgada en algunas de las publicaciones anteriores e ilustrada en la Figura 1, no es adecuada para la generación rápida de patrones con tamaños de característica por debajo del estado actual de la técnica. En particular, no es adecuada para crear características pequeñas con máscaras grandes requeridas para los grandes campos de escritura usados en la industria de los semiconductores (típicamente 29 mm x 33 mm).

[0015] JOHANNES FIEDLER ET AL: "Realistic mask generation for matter-wave lithography via machine learning",ARXIV.ORG, CORNELL UNIVERSITY LIBRARY, 201 OLIN LIBRARY CORNELL UNIVERSITY ITHACA, NY 14853, 15 de julio de 2022 (15-07-2022) se dirige a una simulación de un patrón generado mediante un haz de partículas dirigido a una máscara con orificios. De este modo, se tiene en cuenta la interacción de las fuerzas de dispersión.

[0016] FIEDLER JOHANNES ET AL: "An atom passing through a hole in a dielectric membrane: impact of dispersión forces on mask-based matter-wave lithography", JOURNAL OF PHYSICS B, ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING, BRISTOL, GB, vol.55, nro.2, 10 de febrero de 2022 (10-02-2022) se refiere a la determinación del radio efectivo del orificio (reducción) dentro del cual pueden pasar los átomos con un desplazamiento de fase acumulado debido a la interacción de dispersión.

[0017] Breve compendio de la invención

[0018] Se necesita una generación rápida de patrones con un tamaño de característica por debajo de las limitaciones de la tecnología de la técnica anterior para mejorar el rendimiento de los dispositivos semiconductores y posibilitar la producción a gran escala de una serie de dispositivos cuánticos.

[0019] Un objetivo de la presente invención es divulgar un sistema y un método para la generación rápida de patrones con tamaños de característica en el intervalo de nm.

[0020] Una de las principales ventajas de la invención sobre la técnica anterior es que pueden generarse características de nm con un paso de nm sobre grandes campos de escritura, algo que no es posible con la tecnología de la técnica anterior. Además, las características de nm pueden escribirse usando orificios que son más grandes que los tamaños de característica, algo que no se ha demostrado con holografía binaria. Esto puede facilitar la producción de las máscaras.

[0021] Otras ventajas de la invención pueden ser que el tiempo de exposición puede definirse con más precisión que en la holografía binaria basada en rejilla, ya que la intensidad de los patrones en la holografía binaria basada en rejilla no se distribuye uniformemente en y entre los patrones. Además, en la invención, solo se produce una copia del patrón deseado en una exposición, lo que simplifica el proceso de producción antes y después de la generación del patrón.

[0022] La invención que resuelve los problemas mencionados anteriormente es un sistema de generación de patrones de litografía y un método para generar un patrón por litografía según las reivindicaciones independientes.

[0023] Breve descripción de los dibujos

[0024] Las ventajas anteriores y adicionales de los sistemas y métodos proporcionados según la invención se explicarán ahora con más detalle por medio de ejemplos y con referencia a los dibujos adjuntos. Los dibujos no están necesariamente a escala. En lugar de ello, ciertas características pueden mostrarse exageradas en escala o de una manera algo simplificada o esquemática, pudiendo haberse omitido ciertos elementos convencionales con el interés de ejemplificar los principios de la invención, en lugar de saturar los dibujos con detalles que no contribuyen a la comprensión de estos principios.

[0025] La Figura 1 ilustra la generación de patrones basada en holografía binaria basada en rejilla de la técnica anterior. Se generan múltiples copias de un patrón objetivo (510A, 510B) mediante la difracción de una onda atómica (210) que pasa a través de una máscara holográfica binaria (400) con orificios (300), todos del mismo tamaño. Los orificios abiertos se colocan en posiciones correspondientes a una estructura de rejilla. La rejilla tiene una estructura similar a píxeles, por ejemplo, 512x512 píxeles, donde cada punto de píxel puede estar total o parcialmente abierto (orificio pasante) o completamente cerrado. La periodicidad de la estructura de rejilla conduce a la generación de varias copias de dos versiones giradas del patrón objetivo de intensidad variable a una distancia (L2) del objetivo de patrón detrás de la máscara.

[0026] La Figura 2 ilustra esquemáticamente un sistema (1) de generación de patrones de litografía según una realización de la invención. El sistema (1) de generación de patrones de litografía comprende un haz entrante (21) de partículas con una longitud (λ) de onda más probable procedente de una fuente (2) de partículas, y una máscara (4) dispuesta en el haz entrante (21) de partículas entre la fuente (2) de partículas y un objetivo (5) de patrón. Un patrón (51) generado en el objetivo de patrón resulta de las partículas difractadas por la máscara (4). Se indican la distancia (L1) de la fuente y la distancia (L2) del objetivo de patrón desde la fuente (2) de partículas hasta la máscara (4) y desde la máscara (4) hasta el objetivo (5) de patrón, respectivamente. Además, la máscara (4) comprende orificios pasantes (3) con una anchura (w) de orificio y una extensión (a) de máscara, es decir, la distancia máxima entre orificios pasantes (3) que están expuestos al haz entrante (21) de partículas.

[0027] La Figura 3 ilustra esquemáticamente los componentes y parámetros principales de un sistema (1) de generación de patrones de litografía según una realización de la invención en una dimensión. Las referencias son similares a las usadas en la Figura 2.

[0028] La Figura 4 ilustra gráficamente los patrones de difracción de Fraunhofer para una onda (A) de luz y una onda (B) de materia de helio metaestable con la misma longitud de onda a través de la misma máscara de doble rendija de SiN de 5 nm de espesor con aberturas de 8 nm separadas por una pared de 8 nm. El eje vertical es la intensidad normalizada, mientras que el eje horizontal es la posición en (μm). La onda de materia tiene una interacción de fuerzas de dispersión con la máscara dieléctrica, que no es aplicable para ondas de luz, dando como resultado un patrón de difracción ampliado con una población mucho mayor de órdenes de difracción más altos.

[0029] Las Figuras 5.1, 5.1, 5.3, 5.4, 5.5 y 5.6 ilustran en la dirección vertical el flujo atómico [átomos/s/m2] en una dimensión para cada uno de los ejemplos secuencialmente correspondientes de la Tabla 1 y la Tabla 2. La línea horizontal es la posición en [nm]. Los gráficos inferiores muestran el flujo donde se han tenido en cuenta las fuerzas (Di) de dispersión, mientras que los gráficos superiores no consideran estas fuerzas y, por lo tanto, corresponden al patrón que se vería si la máscara se iluminara con un haz de luz de longitud de onda similar al haz de átomos. Puede verse que para el haz de átomos puede lograrse una fuerte reducción del fondo de orden 0, así como un mayor contraste en las características, seleccionando parámetros de sistema apropiados para ajustar las fuerzas de dispersión como se explica con más detalle posteriormente.

[0030] Las Figuras 6a, 6b y 6c ilustran en vistas en sección tres ejemplos de patrones generados en 2D y la máscara aplicada a la derecha de cada patrón respectivo. Las escalas tanto en la dirección horizontal como en la vertical están en nm. El tamaño de característica obtenido es de 1.9 nm en la Figura 6a, 2.5 nm en la Figura 6b y 1.1 nm en la Figura 6c.

[0031] La Figura 7 ilustra un ejemplo de una máscara con un material de máscara indicado por el cuadrado negro. Las zonas sombreadas son las regiones de absorción de los orificios pasantes físicos donde no se transmiten las partículas, como se explica posteriormente. Solo las zonas blancas restantes contribuyen al patrón de difracción. El dibujo corresponde a la situación en la que el centro de la máscara y el centro de la abertura de origen están alineados.

[0032] Realizaciones de la invención

[0033] En la siguiente descripción, se exponen diversos ejemplos y realizaciones de la invención con el fin de proporcionar al experto en la técnica una comprensión más exhaustiva de la invención. Los detalles específicos descritos en el contexto de las diversas realizaciones y con referencia a los dibujos adjuntos no están destinados a interpretarse como limitaciones. Más bien, el alcance de la invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0034] La terminología usada en la descripción está destinada a interpretarse de la manera razonable más amplia, aunque se esté usando junto con una descripción detallada de ciertas implementaciones específicas de la invención.

[0035] Por claridad, la terminología utilizada en el documento se especifica a continuación:

[0036] Holograma binario y holografía binaria: tradicionalmente un holograma binario se refiere a un holograma con zonas (aberturas) que son, bien totalmente transparentes, bien totalmente opacas al haz óptico entrante (onda escalar). Para las ondas de materia, la situación es un poco diferente, ya que las fuerzas de dispersión entre las ondas de materia y una máscara dieléctrica pueden impedir que parte o la totalidad de las ondas de materia penetren en los orificios pasantes de la máscara. Además, la fase se perturba a través de las aberturas. Para los fines de este documento, las expresiones ‘hologramas binarios’ y ‘holografía binaria’ se aplican también para tales hologramas (máscaras) cuando están expuestos por ondas de materia. En la bibliografía anterior sobre holografía binaria (teórica y experimental) no se consideró la interacción de las fuerzas de dispersión. El artículo experimental (NATURE citado anteriormente) tenía un patrón objetivo con características tan grandes que el efecto de las fuerzas de dispersión no es evidente.

[0037] Contraste (c): (Imáx - Ifondo)/(Imáx Ifondo), donde Imáx e Ifondo representan la intensidad más alta y más baja.

[0038] Característica: el elemento de información más pequeño en el patrón. En litografía, típicamente es un objeto identificable en el patrón, tal como una línea o un punto.

[0039] Tamaño de característica: el tamaño de la característica. El tamaño de característica puede ser diferente en diferentes direcciones, pero en el contexto de este documento el tamaño de característica mínimo es el más importante.

[0041]

[0043] Número de Fresnel (F): donde

[0044] Anchura a media altura (d1/2): la distancia entre puntos donde la intensidad alcanza la mitad de su valor máximo.

[0045] Periodo de rejilla: (g). La distancia mínima entre dos orificios pasantes en la holografía binaria basada en rejilla. El periodo de rejilla será igual o mayor que la anchura mínima del orificio.

[0046] Extensión (a) de máscara: la distancia máxima entre dos orificios pasantes (3) en el plano de la máscara (4). Anchura mínima (w) de orificio: la anchura mínima de un orificio pasante (3) en la máscara (4). Los orificios pasantes (3) pueden tener opcionalmente diferentes formas y tamaños.

[0047] Diámetro de abertura (da): el diámetro de la abertura de la fuente (2) de partículas, definido para una fuente supersónica como la fracción de la fuente virtual retenida por una abertura de colimación. La fuente virtual se define en la bibliografía como la distribución de intensidad que puede obtenerse mediante el retroseguimiento de los átomos que abandonan la superficie de abandono a un área mínima. La superficie de abandono es el punto en el que se puede decir que las partículas se mueven en flujo molecular libre, sin interactuar entre sí. Véase, por ejemplo: https://www.researchgate.net/publication/356510630_Neutral_Helium_Microscopy_SHeM_A_Review. Para una fuente efusiva, la abertura de la fuente de partículas es simplemente el orificio entre el depósito de partículas y el vacío, o una abertura de colimación colocada aguas abajo de ese orificio.

[0048] Objetivo (5) de patrón: un objeto dispuesto en el patrón de partículas difractadas opuesto a la fuente (2) de partículas con respecto a la máscara (4). Para la producción de circuitos integrados, este podría ser típicamente una oblea de silicio revestida con una capa protectora. La formulación para capas protectoras adecuadas para átomos de helio se presenta en la bibliografía, por ejemplo, en el artículo de Berggren et al citado anteriormente. Paso: la distancia entre los centros de dos características adyacentes.

[0049] Resolución: el paso mínimo que puede transferirse al sustrato.

[0050] Distancia (L1) de la fuente: la distancia entre la fuente (2) de partículas y la máscara (4). Más específicamente, se puede decir que es la distancia desde la abertura de la fuente (2) de partículas hasta la parte frontal de la máscara (4) de holografía.

[0051] Distancia (L2) del objetivo de patrón: la distancia desde la máscara (4) hasta el objetivo (5) de patrón. Más específicamente, puede especificarse como la distancia desde la parte posterior de la máscara (4) hasta el objetivo (5) de patrón.

[0052] Rendimiento total: es el número de sustratos u obleas que pueden exponerse por hora y, por lo tanto, es una medida de la eficiencia del proceso litográfico.

[0053] Longitud (λ) de onda: la longitud de onda más probable de las partículas en el haz entrante (21) de partículas procedente de la fuente (2) de partículas. La fuente de partículas puede tener una distribución de longitudes de onda asimétrica.

[0054] La holografía binaria convencional de la técnica anterior usada con haces atómicos mencionada inicialmente e ilustrada en la Figura 1 se basa en una máscara holográfica con orificios de tamaño uniforme dispuestos según una estructura de rejilla subyacente. Esto tiene varias implicaciones en el patrón generado.

[0055] En primer lugar, los diferentes órdenes de difracción tienen diferentes intensidades, determinadas por el tamaño y las formas de los orificios pasantes y el período de rejilla, lo que significa que el tiempo de exposición no puede optimizarse para todas las partes del o de los patrones generados.

[0056] En segundo lugar, los patrones objetivo (510A, 510B), como se ilustra en la Figura 1, están orientados de manera diferente, lo que complica las etapas de producción antes, durante y después de la generación de patrones.

[0057] En tercer lugar, la distancia (L2) del objetivo de patrón debe ser suficientemente grande para evitar que el haz de orden 0 y los patrones objetivo se solapen entre sí.

[0058] La distancia (L2) del objetivo de patrón mínima puede obtenerse a partir de la posición angular θ del pico de primer orden en el plano del objetivo de patrón, con respecto al centro del pico de primer orden determinado por la estructura de rejilla subyacente. El ángulo θ se mide con relación a la normal a la superficie del plano de máscara, véase la Figura 1.

[0060] La posición central del patrón objetivo más cercana al pico de orden 0 (la posición central del pico de primer orden) en el plano del objetivo de patrón es (aquí se ha aplicado la aproximación de ángulo pequeño):

[0062] Para que la difracción de primer orden no se solape con la difracción de orden 0, el centro del pico de orden 1 debe estar a una distancia a del centro, para no solaparse con el pico de orden 0 que tendrá la extensión (a) de máscara, independientemente de la distancia a la máscara, porque consiste en todos los átomos que pasan directamente a través. De este modo, se tiene que

[0064] Vemos que, cuanto mayor es la máscara, mayor debe ser la distancia L2 del objetivo de patrón mínima. En una primera realización independiente ES1-1 del sistema, la invención es un sistema (1) de generación de patrones de litografía que comprende:

[0065] un haz entrante (21) de partículas con una longitud (λ) de onda procedente de una fuente (2) de partículas y una máscara (4) que comprende orificios pasantes (3) dispuestos en el haz entrante (21) de partículas, estando configurado el sistema (1) de generación de patrones de litografía para generar un patrón (51), en un objetivo (5) de patrón.

[0066] En una realización ES1-2 del sistema, de ES1-1, las partículas del haz entrante (21) de partículas llegan a la máscara (4) en una onda entrante de partículas, estando configurada la máscara (4) para inducir desplazamientos de fase del frente de onda de partículas a medida que se propaga a través de la máscara. En una realización ES1-3 del sistema, de ES1-1 o ES1- 2, el desplazamiento de fase inducido es al menos π, 3/2π o 5/3π para una distancia de 0.016 veces una anchura mínima (w) de orificio de los orificios pasantes (3) desde la máscara (4).

[0067] La anchura mínima (w) de orificio es la anchura mínima de orificio de los orificios pasantes (3) en la máscara (4).

[0068] En una realización ES1-4 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-3, las partículas del haz entrante (21) de partículas llegan a la máscara (4) en una onda entrante de partículas, estando configurada la máscara (4) para modular la amplitud del frente de onda de partículas a medida que se propaga a través de la máscara.

[0069] En una realización ES1-5 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-4, el sistema (1) de generación de patrones de litografía está configurado para generar una única copia del patrón (51).

[0070] En una realización ES1-6 del sistema, de ES1-1 o ES1-5, en donde el sistema (1) de generación de patrones de litografía está configurado para generar el patrón (51) a una distancia (L2) del objetivo desde la máscara (4) en el lado opuesto del haz entrante (21) de partículas.

[0071] En una realización ES1-7 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-6, en donde los orificios pasantes (3) se han ajustado para tener un tamaño efectivo (w<e>) de abertura menor que la anchura física (w) de orificio de los orificios pasantes (3) ajustando la interacción de las fuerzas de dispersión entre el haz entrante (21) de partículas y la máscara (4).

[0072] En una realización ES1-8 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-7, en donde los valores de parámetros para la anchura física (w) de orificio, el material de la máscara y el espesor de la máscara se seleccionan para inducir desplazamientos de fase del frente de onda de partículas entrante modificando la interacción de las fuerzas de dispersión entre el haz entrante (21) de partículas y la máscara (4).

[0073] En una realización ES1-9 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-8, en donde la máscara (4) está dopada con cualesquiera de los siguientes: partículas neutras, iones y electrones, o en donde se han implantado en la máscara (4) cualesquiera de estos, para modificar la interacción de las fuerzas de dispersión y/o la interacción de las fuerzas de Debye para modificar los desplazamientos de fase a través del frente de onda.

[0074] En una realización ES1-10 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-9, en donde el sistema (1) de generación de patrones de litografía está configurado para reducir la señal de fondo (la fracción de la señal que pasa directamente a través), de modo que la fracción del haz que se difracta sea mayor que la de una onda óptica que se propague con la misma longitud de onda a través de la misma máscara (4) en una dirección axial a través de un orificio pasante (3), para, por ejemplo, aumentar el contraste (c) del patrón (51).

[0075] En general, la señal transmitida global para partículas se reduce más que para una señal óptica. Sin embargo, la reducción de la señal de fondo (la fracción de la señal que pasa directamente a través) es más fuerte que la reducción de las señales difractadas.

[0076] En una realización ES1-11 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-10, los orificios pasantes (3) tienen una anchura mínima (w) de orificio y una extensión (a) de máscara que es la distancia máxima entre dos orificios pasantes de la máscara (3) expuestos por el haz entrante (21) de partículas, en donde

[0078]

[0081] En una realización ES1-12 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-11, la fuente (2) de partículas tiene un diámetro (da) de abertura que es menor que una distancia (L1) de la fuente entre la fuente (2) de partículas y la máscara (4).

[0082] En una realización ES1-13 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-12, la extensión (a) de máscara es menor que una distancia (L1) de la fuente entre la fuente (2) de partículas y la máscara (4).

[0083] En una realización ES1-14 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-13, la máscara y el objetivo (5) de patrón están dispuestos en paralelo.

[0084] En una realización ES1-15 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-13, la máscara y el objetivo (5) de patrón están dispuestos en no paralelo.

[0085] En una realización ES1-16 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-15, la máscara es curva.

[0086] En una realización ES1-17 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-16, cualquiera de la máscara (4) y el objetivo (5) de patrón está inclinado con respecto a la fuente (2) de partículas.

[0087] En una realización ES1-18 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-17, el centro de la fuente (2) de partículas está desplazado con respecto al centro de la máscara (4).

[0088] Las máscaras inclinadas introducirán una asimetría en el patrón de difracción, una máscara curva puede configurarse para igualar la población de los órdenes de difracción y, por lo tanto, apoyar la iluminación de todo el objetivo (5) de patrón.

[0089] En una realización ES1-19 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-18, la anchura mínima (w) de orificio es al menos dos veces, tres veces o cuatro veces más grande que un tamaño de característica mínimo del patrón (51).

[0090] En una realización ES1-20 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-19, la máscara (4) es una máscara de holografía binaria.

[0091] En una realización ES1-21 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-20, la máscara (4) está hecha de un material dieléctrico.

[0092] En una realización ES1-22 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-21, la máscara (4) comprende nitruro de silicio, Si<3>N<x>o Si<3>N<4>.

[0093] En una realización ES1-23 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-22, los orificios pasantes (3) no están dispuestos según una estructura de rejilla periódica subyacente predefinida en la máscara (4).

[0094] En una realización ES1-24 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-23, los orificios pasantes (3) tienen anchuras (w) de orificio mínimas no uniformes.

[0095] En una realización ES1-25 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-24, los orificios pasantes (3) tienen una anchura mínima (w) de orificio de 5 nm, 4 nm, 3 nm, 2 nm o 1 nm.

[0096] Los tamaños de orificio por debajo de 5 nm pueden realizarse en materiales 2d.

[0097] En una realización ES1-26 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-25, los orificios pasantes (3) tienen una anchura (w) de orificio máxima de 100 nm.

[0098] En una realización ES1-27 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-26, los orificios pasantes (3) tienen diferentes anchuras (w) de orificio.

[0099] En una realización ES1-28 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-27, los orificios pasantes (3) tienen diferentes formas.

[0100] En una realización ES1-29 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-28, la distancia (c) de centro a centro entre orificios pasantes (3) vecinos es no uniforme.

[0101] En una realización ES1-30 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-29, el espesor de la máscara es inferior a 500 nm, 100 nm, 50 nm, 20 nm, 10 nm o 7 nm.

[0102] En una realización ES1-31 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-30, el espesor de la máscara es menor que la anchura mínima (w) de orificio.

[0103] En una realización ES1-32 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-31, el haz (21) de partículas comprende moléculas o átomos metaestables.

[0104] En una realización ES1-33 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-32, el haz (21) de partículas comprende átomos de gas noble metaestables.

[0105] En una realización ES1-34 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-33, el haz (21) de partículas comprende átomos de helio metaestables.

[0106] En una realización ES1-35 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-34, la longitud (λ) de onda es menor que cualquiera de los siguientes: el tamaño (df) de característica mínimo, el paso mínimo, la anchura mínima (w) de orificio y el espesor de máscara.

[0107] En una realización ES1-36 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-35, la longitud (λ) de onda está por debajo de 1.0 nm, 0.5 nm o 0.2 nm.

[0108] En una realización ES1-37 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-36, el sistema (1) de generación de patrones de litografía está configurado para generar el patrón en el objetivo (5) de patrón en una única exposición.

[0109] En una realización ES1-38 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-37, el sistema (1) de generación de patrones de litografía comprende la fuente (2) de partículas.

[0110] En una realización ES1-39 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-38, el sistema (1) de generación de patrones de litografía comprende el objetivo (5) de patrón.

[0111] En una realización ES1-40 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-39, la fuente (2) de partículas es supersónica o efusiva.

[0112] En una realización ES1-41 del sistema, de cualquiera de ES1-1 a ES1-40, la máscara (4) se realiza sobre la base del modelo de máscara generado según cualquiera de los métodos EC1-1 a EC1-6 implementados por ordenador indicados posteriormente.

[0113] En una primera realización independiente EM1-1 del método, la invención es un método para generar un patrón (51) por litografía que comprende:

[0114] exponer una máscara (4) que comprende orificios pasantes (3) a un haz entrante (21) de partículas procedente de una fuente (2) de partículas.

[0115] En una realización EM1-2 del método, de EM1-1, las partículas del haz entrante (21) de partículas llegan a la máscara (4) en una onda de partículas, en donde la máscara (4) está configurada para inducir un desplazamiento de fase de la onda de partículas a medida que esta se propaga a través de la máscara. En una realización EM1-3 del método, de EM1-1 o EM1-2, el desplazamiento de fase inducido es al menos π, 3/2π o 5/3π para una distancia de 0.016 veces una anchura mínima (w) de orificio de los orificios pasantes (3) desde la máscara (4).

[0116] En una realización EM1-4 del método, de cualquiera de EM1-1 a EM1-3, el método comprende: disponer la máscara (4) delante de un objetivo (5) de patrón y generar el patrón (51) en el objetivo (5) de patrón. En una realización EM1-5 del método, de cualquiera de EM1-1 a EM1-4, en donde el objetivo (5) de patrón está dispuesto a una distancia (L2) del objetivo con respecto a la máscara, los orificios pasantes (3) tienen una anchura mínima (w) de orificio y la máscara (4) tiene una extensión (a) de máscara entre los orificios pasantes (3) expuestos por el haz entrante (21) de partículas, y en donde:

[0118]

[0121] En una realización EM1-6 del método, de cualquiera de EM1-1 a EM1-5, los orificios pasantes (3) tienen una anchura efectiva (we) de orificio menor que la anchura mínima (w) de orificio debido a las fuerzas de dispersión entre el haz entrante (21) de partículas y la máscara (4).

[0122] En una realización EM1-7 del método, de cualquiera de EM1-1 a EM1-6, el método se realiza en el sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de ES1-1 a ES1-40.

[0123] En una realización EM1-8 del método, de cualquiera de EM1-1 a EM1-7, el método comprende generar el modelo de máscara según cualquiera de EC1-1 a EC1-6.

[0124] En una realización EM1-9 del método, de cualquiera de EM1-1 a EM1-8, el método comprende fabricar una máscara sobre la base del modelo de máscara generado en cualquiera de las realizaciones EC1-1 a EC1-6 del método implementado por ordenador.

[0125] A continuación se divulgará una realización de la invención específica e independiente con referencia a la Figura 2.

[0126] En esta realización, la invención es un sistema (1) de generación de patrones de litografía que comprende un haz entrante (21) de átomos de helio metaestables con una longitud (λ) de onda más probable procedente de una fuente (2) de partículas y una máscara (4) que comprende orificios pasantes (3) dispuesta en el haz entrante (21) de partículas.

[0127] Al contrario que la máscara (400) de la Figura 1 para sistemas de generación de patrones de litografía de la técnica anterior, donde los orificios pasantes (300) están dispuestos según una estructura de rejilla subyacente predefinida, independiente del patrón objetivo, los orificios pasantes (3) según la invención no están dispuestos en la máscara según una estructura (4) de rejilla subyacente predefinida. Además, los orificios (3) pueden tener diferentes formas y diferentes anchuras mínimas (w) de orificio. Se genera un único patrón con un tamaño de característica mínimo de hasta 1 nm o menos (51) en un objetivo (5) de patrón dispuesto a una distancia (L2) del objetivo con respecto a la máscara (4).

[0128] La invención aprovecha la perturbación de la onda de partículas por la interacción de las fuerzas de dispersión entre la máscara dieléctrica y la propia partícula cuando pasa a través de un orificio en la máscara. Las fuerzas de dispersión, en particular las fuerzas de Casimir-Polder, son causadas por las fluctuaciones de estado fundamental mecánicas cuánticas del campo electromagnético en ausencia de cargas. Debido a las fluctuaciones del campo, los átomos de helio metaestables se polarizarán durante un corto período de tiempo. El momento dipolar inducido resultante interactúa entonces con la máscara a través de interacciones dipolodipolo. Estas fuerzas se reducen con la distancia, ley de potencia r<-3>, pero desempeñan un papel significativo en la escala de longitud nanométrica. La interacción es más fuerte más cerca del borde del orificio y más débil hacia el centro. Esto conduce a una reducción del número de átomos que pasan directamente a través. En el régimen de difracción de Fraunhofer, esto tiene el efecto de un pico d de orden 0 reducido y un patrón de difracción ampliado tal como se ilustra en la Figura 4.

[0129] En esta realización, los átomos de helio metaestables pasan a través de orificios en la máscara, que es una membrana de nitruro de silicio. Las fuerzas de dispersión impiden que una fracción muy grande de los átomos de helio metaestables con una longitud de onda de 0.1 nm penetre en orificios con un diámetro menor de 2 nm en máscaras de nitruro de silicio de 5 nm de espesor.

[0130] La interacción de las fuerzas de dispersión tiene un efecto positivo del contraste de los patrones generados. La diferencia en contraste puede ejemplificarse mirando un conjunto unidimensional de parámetros clave del sistema. La Tabla 1 a continuación muestra ejemplos de valores de parámetros para una realización del sistema que tiene en cuenta las fuerzas de dispersión (suponiendo helio metaestable y una máscara de nitruro de silicio de 5 nm de espesor) y para una realización del sistema de onda escalar. La Tabla 2 muestra los valores de parámetros resultantes para los dos sistemas. Cabe señalar a partir de la Tabla 1 que todos los ejemplos están dentro del intervalo de L2 ≤ wa/λ, donde la difracción de primer orden se solapa con la difracción de orden 0 para la técnica anterior.

[0132]

[0134] Tabla 1: Parámetros usados para comparar tamaños de característica de un sistema que tiene en cuenta las fuerzas de dispersión, y un sistema que no tiene en cuenta estas características. Se usa un perfil de fuerzas de dispersión para una oblea de SiN estándar de 5 nm de espesor y átomos de helio metaestables. Los patrones son tres rendijas, una en cada borde de la máscara y otra en el centro. Además, aunque el número de Fresnel varía considerablemente, para todos los ejemplos se cumple la condición L2 ≤ wa/λ como puede verse en la última columna.

[0136]

[0137] 6 0.68 Tabla 2: Resultados de los parámetros para el sistema de la Tabla 1, para la anchura a media altura: (d1/2) (-), y el Contraste: (c) (-) sin fuerzas de dispersión y los parámetros correspondientes (d1/2) (Di), y (c) (Di) con las fuerzas de dispersión.

[0138] Cabe destacar específicamente las dos columnas para el contraste. Se puede ver que el contraste ha aumentado considerablemente para todos los ejemplos con tamaños de característica comparables cuando se tienen en cuenta las fuerzas de dispersión. Estos resultados también se ilustran gráficamente en las Figuras 5.1 a F.6.

[0139] La invención permite que la más probable (λ) de las partículas del haz entrante de partículas sea pequeña en comparación con otras dimensiones críticas tales como, por ejemplo, el tamaño (df) de característica, la distancia mínima entre características (d1/2), la extensión (a) de máscara, así como la distancia (L1, L2) de la fuente y del objetivo de patrón.

[0140] Dado que la longitud (λ) de onda más probable puede elegirse para que sea pequeña en comparación con el tamaño (df) de característica deseado, el patrón puede generarse usando un haz con el margen de variación de velocidad de una fuente supersónica o efusiva. La ligera borrosidad que esto introduce en el patrón no es un problema. La longitud de onda viene dada por la velocidad y viceversa a través de la ecuación de de Broglie. El contraste en el patrón de difracción puede modificarse cambiando la influencia de las fuerzas de dispersión a través de uno de los siguientes medios: cambiar el tamaño de los orificios, cambiar la forma del orificio, cambiar el espesor del material de la máscara (la membrana), cambiar el material de la máscara, dopar la máscara mediante implantación de electrones o iones o funcionalización de la superficie o cambiar la molécula o el átomo metaestables.

[0141] Las Figuras 6a, 6b y 6c ilustran en una realización de la invención secciones de tres patrones 2D generados en las configuraciones enumeradas en los Ejemplos 1, 2 y 3 en la Tabla 3 siguiente. A la derecha de cada figura se encuentra una ilustración de la máscara aplicada, donde el tamaño de la máscara es de 10 μmx10 μm con orificios pasantes circulares de 10 nm. Se usa un perfil de fuerzas de dispersión para una oblea de SiN estándar de 5 nm de espesor y átomos de helio metaestables. Los patrones repetitivos se generan mediante orificios pasantes dispuestos en una rejilla de 3x3 con una separación de orificios de 6 μm. Cabe señalar que la anchura (w) de orificio en la máscara es de 4 a 9 veces mayor que los tamaños de característica en el patrón generado.

[0143]

[0145] Tabla 3: Información sobre la configuración y las características de los patrones 2D generados en los ejemplos ilustrados en las Figuras 6a, 6b y 6c. Los parámetros son los mismos que en las Tablas 1 y 2.

[0146] Los patrones 2D deseados son en este caso periódicos, lo que da una estructura de máscara periódica como se ve en las Figuras 6a, 6b y 6c.

[0147] El patrón de difracción se determina mediante la fórmula de difracción de Kirchhoff con la función de transmisión para ondas de materia neutra

[0150]

[0153] con la amplitud de la onda y los propagadores gX(r2 - r1) de ondas desde el punto r1 = s,sm de origen hasta el punto final r2 = sm,r a lo largo de la distancia X = L1, L2. Esta ecuación debe leerse de derecha a izquierda: la onda de materia se propaga desde un punto en el plano s de la fuente hasta un punto en el plano sm de la máscara a lo largo de la distancia L1, donde recoge los desplazamientos de fase a través del frente de onda debido a las fuerzas de dispersión, aquí la interacción de Casimir-Polder en el límite no retardado, que depende de la fuerza C3 de interacción entre el material de la máscara y la partícula, la masa de la partícula m de haz, la longitud λ0 de onda, el espesor d de la máscara, la constante h de Planck y la forma de la máscara expresada por la integral sobre la superficie de la máscara; después la propagación continúa hasta un punto en el plano r del objetivo de patrón a lo largo de la longitud L2 de propagación. La interferencia se describe por la superposición de todas las trayectorias ópticas desde la fuente s hasta el objetivo r de patrón determinada por el cuadrado del valor absoluto. Como cada partícula interfiere solo consigo misma, diferentes condiciones iniciales, tales como otros puntos fuente s o con una longitud de onda diferente (respectivamente una velocidad de partícula diferente), producirán una superposición incoherente. Por lo tanto, la interferencia de todos los estados tiene que ser promediada incoherentemente, lo que conduce a la integral sobre el área de la fuente y sobre la distribución ƒ(λ0;λ,Δλ) de longitudes de onda con la longitud λ de onda más probable y la distribución Δλ de longitudes de onda.

[0155] La fórmula anterior ha de modificarse para tener en cuenta una máscara y/o un objetivo de patrón inclinados o curvos.

[0157] Hay dos integrales dentro del plano de máscara: una para la superposición coherente s<m>y una para el desplazamiento s<m>' de fase. La primera integral (sobre s<m>) describe las trayectorias ópticas y está sobre el área del orificio. La otra (sobre s<m>') describe la interacción con el material de la máscara y, por lo tanto, representa el cuerpo. La Figura 7 ilustra estas dos áreas diferentes para una sección de una máscara con orificios esféricos regulares. El material de la máscara se representa mediante la zona oscura y denota el área para la integral s<m>' de desplazamiento de fase. Los orificios físicos son las zonas blancas y grises, siendo estas últimas la región de absorción, definida como la región donde los átomos no se transmiten y que por lo tanto no contribuye a las trayectorias ópticas. Para la superposición coherente solo es relevante la zona blanca.

[0159] La fórmula de difracción de Kirchhoff describe el caso más general de interferencia. Existen diferentes aproximaciones para el propagador que conducen a simplificaciones válidas en diferentes regímenes. Se resumen en la Tabla 4. Puede verse que el propagador se simplifica a la transformada de Fourier en los regímenes de Fraunhofer y de Fresnel debido a la cancelación de las dependencias en el denominador, utilizada para todas las publicaciones anteriores sobre litografía de onda de materia. Consideramos el propagador de ondas entre la máscara y el objetivo (g<L2>) para lograr la resolución y el régimen de Fraunhofer entre la fuente y la máscara (g<L1>) para conseguir la estabilidad en cuanto a la extensión de la fuente y variaciones de longitud de onda.

[0161]

[0164]

[0165] Tabla 4: Visión general de los propagadores de ondas para los diferentes regímenes (régimen de Fraunhofer, régimen de Fresnel, propagador de ondas).

[0166] Las propiedades de la máscara (4), tales como la anchura (w) de orificio, la extensión (a) de máscara, la disposición de orificios y el material y el espesor de la máscara determinarán el patrón generado. Sin embargo, el patrón generado, o patrón deseado, estará determinado en situaciones de la vida real por el diseño de circuito de los artículos fabricados, tales como, por ejemplo, circuitos integrados. Por lo tanto, es necesario producir la máscara basándose en el patrón deseado. Esto se denomina a menudo problema inverso.

[0167] Como se ha expuesto anteriormente, la teoría de holografía binaria existente para ondas escalares usa una rejilla de orificios de igual tamaño como base para las máscaras y supone dimensiones del sistema y una longitud de onda que cumplen la condición óptica bien conocida de la aproximación de Fraunhofer. En la aproximación de Fraunhofer, el problema inverso se reduce a una transformada de Fourier del patrón deseado, que produce la máscara requerida. El muestreo de la máscara según el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon proporciona su ancho de banda de modo y, por lo tanto, el posible paso mínimo. En una dimensión, esto puede hacerse analíticamente como se describe en la técnica anterior. Esto puede funcionar también para ondas de materia si los orificios de la máscara son tan grandes que la interacción de las fuerzas de dispersión sea despreciable.

[0168] Sin embargo, lo anterior no puede adaptarse a ondas de materia y máscaras con orificios más pequeños requeridos para un paso pequeño, porque la interacción de las fuerzas de dispersión entre las partículas y el objeto de difracción induce una distribución de fase compleja de la onda de materia como se explicó anteriormente, lo que no se considera en las teorías de generación de máscaras de la técnica anterior.

[0169] Según una realización de la invención, a continuación se divulga una manera alternativa de producir estructuras de máscara basándose en aprendizaje automático.

[0170] Se utiliza una red neuronal convolucional profunda o cualquier modelo que represente una función no lineal diferenciable para aproximar una solución general al problema inverso. Esta red neuronal se entrena con un gran conjunto de datos de ejemplos generados aleatoriamente que mapean una máscara a un patrón aplicando la fórmula de difracción de Kirchhoff como se explicó anteriormente. Las máscaras pueden representarse como secuencias o conjuntos ordenados binarios de longitud finita donde 1 representa orificios pasantes en la máscara y 0 espacio bloqueado. Los patrones pueden, en una implementación, también estar representados por secuencias o conjuntos ordenados binarios similares, donde el objetivo de patrón puede definirse como una rejilla fina, donde la distancia entre las líneas de la rejilla es menor que el tamaño de característica deseado. Una vez que se obtiene la solución aproximada, que es una máscara binaria, se puede refinar adicionalmente hasta producir una solución con la precisión deseada usando un algoritmo genético o cualquier otro algoritmo de optimización basado en maximizar una función de idoneidad o recompensa. Se pueden usar algoritmos tanto libres de gradiente como no libres de gradiente.

[0171] Los algoritmos genéticos son algoritmos evolutivos clásicos estocásticos, es decir, algoritmos que cambian dinámicamente para optimizar una función F de idoneidad. Los algoritmos genéticos están inspirados en la teoría de la evolución de Darwin que describe cómo evolucionan los genes en la población según su capacidad de reproducción y mutación. En los algoritmos genéticos, la población no es una población real de seres vivos, sino en lugar de ello un conjunto de soluciones para un problema de optimización en particular (conocidas como cromosomas). Además, la mutación no es necesariamente el resultado de procesos estocásticos naturales, sino que se produce según diferentes reglas que pueden decidirse durante la implementación. Para cada cromosoma de la población, se puede calcular un valor de idoneidad usando una fórmula predefinida establecida a elección del investigador. Finalmente, el proceso reproductivo de la vida se simula combinando diferentes cromosomas (padres) para obtener siguientes generaciones de descendientes. Los algoritmos genéticos son algoritmos de optimización muy robustos que son especialmente adecuados para trabajar con secuencias de variables categóricas, tales como, por ejemplo, las bases presentes en el ADN. Las máscaras utilizadas aquí están completamente definidas por una secuencia o un conjunto ordenado de valores binarios. La función de idoneidad es la inversa del error absoluto medio del patrón de difracción generado más una pequeña constante numérica α.

[0173]

[0174] P ̃(ri) es el valor cuadrado absoluto de la función de onda discretizada sobre una rejilla de coordenadas radiales ri que mide la distancia al centro del patrón de difracción. ψ(ri; x; d) es la función de onda que se hace depender de las posiciones x = (x1; x2; : : : ) y los espesores d = (d1; d2; : : : ) de las aberturas de la máscara.

[0175] La red neuronal profunda puede implementarse en una biblioteca de software disponible, tal como TensorFlow con el módulo Keras disponible en https://www.tensorflow.org/ o pytorch.

[0176] El algoritmo genético puede implementarse con pygad: https://pygad.readthedocs.io/en/latest/#. Otros algoritmos de optimización pueden implementarse, por ejemplo, usando nevergrad: https://facebookresearch.github.io/nevergrad/.

[0177] En una realización independiente EC1-1, la invención es un método implementado por ordenador para generar un modelo de máscara litográfica, que comprende:

[0178] generar máscaras de entrenamiento que comprenden orificios pasantes, siendo las propiedades de las máscaras de entrenamiento variables de salida a un algoritmo de aprendizaje automático,

[0179] generar los patrones de entrenamiento basándose en las máscaras de entrenamiento generadas, siendo las propiedades de los patrones de entrenamiento parámetros de entrada del algoritmo de aprendizaje automático, generar la estructura de máscara litográfica basándose en un patrón deseado alimentando el patrón deseado al algoritmo de aprendizaje automático.

[0180] Las propiedades de las máscaras de entrenamiento pueden depender de las propiedades de la fuente de partículas, tales como la longitud de onda, el diámetro de abertura, el margen de variación de velocidad, etc. El modelo de máscara litográfica generado por el método es un modelo de la máscara real (4) que se producirá posteriormente sobre la base del modelo, mientras que las máscaras de entrenamiento son modelos de máscara utilizados solo para entrenar al algoritmo de aprendizaje automático. El patrón deseado es el resultado de, por ejemplo, el diseño del circuito que se va a producir cuando la máscara real (4) se exponga al haz entrante (21) de partículas dando como resultado el patrón generado (51). El patrón generado (51) debería ser tan idéntico al patrón deseado como sea posible.

[0181] En una realización dependiente EC1-2, que puede combinarse con EC1-1, cualesquiera de una posición, una anchura de orificio y una forma de orificio para los orificios pasantes son propiedades de las máscaras de entrenamiento que se generan de manera aleatoria o parcialmente aleatoria. Por lo tanto, el método permite mucha libertad a la hora de crear máscaras de entrenamiento. Esto también se reflejará en los modelos de máscara generados y las máscaras finales, ya que en general no hay necesidad de una rejilla o estructura repetitiva para crear el patrón deseado, siempre que el patrón mismo no sea periódico.

[0182] En una realización dependiente EC1-3, que puede combinarse con EC1-1 o EC1-2, el algoritmo de aprendizaje automático comprende un algoritmo de aprendizaje automático supervisado.

[0183] En una realización dependiente EC1-4, que puede combinarse con cualquiera de EC1-1 a EC1-3, el algoritmo de aprendizaje automático supervisado comprende una red neuronal profunda.

[0184] En una realización dependiente EC1-5, que puede combinarse con cualquiera de EC1-1 a EC1-4, el método implementado por ordenador para generar un modelo de máscara litográfica comprende fabricar una máscara (4) comprendida en cualquiera de ES1 a ES40, sobe la base del modelo de máscara litográfica generado. Después de haberse generado la estructura de máscara, la máscara física puede fabricarse según los parámetros obtenidos como resultado del proceso de aprendizaje automático anterior. La producción de la máscara puede realizarse según la técnica anterior, por ejemplo, mediante grabado de los orificios, y no está dentro del alcance de esta solicitud. Sin embargo, como se ha indicado anteriormente, la invención permite obtener tamaños de característica pequeños con tamaños de orificio relativamente más grandes en comparación con la técnica anterior, lo que puede facilitar la producción de las máscaras, dando como resultado una producción de máscaras más rápida y más barata.

[0185] En una realización dependiente EC1-6, que puede combinarse con cualquiera de EM1-1 a EM1-5, el método implementado por ordenador para generar un modelo de máscara litográfica comprende fabricar una máscara (4) comprendida en cualquiera de ES1 a ES40, basándose en el modelo de máscara litográfica generado. En las realizaciones ejemplares, se muestran diversas características y detalles en combinación. El hecho de que se describan varias características con respecto a un ejemplo en particular no debería interpretarse como que implica que esas características por necesidad tienen que incluirse juntas en todas las realizaciones de la invención. Por otro lado, las características que se describen con referencia a diferentes realizaciones no deberían interpretarse como mutuamente excluyentes. Como entenderán fácilmente los expertos en la técnica, el inventor ha contemplado realizaciones que incorporen cualquier subconjunto de características descritas en la presente memoria y que no sean expresamente interdependientes, y las mismas forman parte de la divulgación prevista. Sin embargo, la descripción explícita de todas estas realizaciones no contribuiría a la comprensión de los principios de la invención y, en consecuencia, algunas permutaciones de características se han omitido por simplicidad o brevedad.

Claims (19)

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema (1) de generación de patrones de litografía que comprende

un haz entrante (21) de partículas con una longitud de onda, λ, procedente de una fuente (2) de partículas y una máscara (4) que comprende orificios pasantes (3) dispuestos en el haz entrante (21) de partículas, estando configurado el sistema (1) de generación de patrones de litografía para generar un patrón (51) en un objetivo (5) de patrón, en donde las partículas del haz entrante (21) de partículas llegan a la máscara (4) en una onda de partículas entrante y en donde la máscara (4) está configurada para inducir desplazamientos de fase a través de un frente de onda de la onda de partículas a medida que se propaga a través de la máscara, estando configurado el sistema (1) de generación de patrones de litografía para generar el patrón (51) a una distancia del objetivo, L2, desde la máscara (4) en el lado opuesto del haz entrante (21) de partículas, en donde los orificios pasantes (3) tienen una anchura mínima de orificio, w, y la máscara (4) tiene una extensión de máscara, a, que es la distancia máxima entre dos orificios pasantes en la máscara (4) expuestos por el haz entrante (21) de partículas, caracterizado por que L2 ≤ wa/λ.

2. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de la reivindicación 1, en donde el desplazamiento de fase inducido es al menos π, 3/2π o 5/3π para una distancia de 0.016 veces una anchura mínima de orificio, w, de los orificios pasantes (3) desde la máscara (4).

3. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde la máscara (4) está dopada con cualesquiera de los siguientes: partículas neutras, iones y electrones, o en donde se han implantado en la máscara (4) cualesquiera de estos, para modificar la interacción de las fuerzas de dispersión para modificar los desplazamientos de fase a través del frente de onda.

4. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, configurado para reducir la señal de fondo con más intensidad que los órdenes de difracción en comparación con la difracción de una onda óptica que se propague con la misma longitud de onda a través de la misma máscara (4) en una dirección axial a través de un orificio pasante (3), para aumentar la fracción del haz que se difracta en lugar de pasar directamente a través del contraste, c, del patrón (51).

5. El sistema de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la fuente (2) de partículas tiene un diámetro de abertura, da, que es menor que una distancia de la fuente, L1, entre la fuente (2) de partículas y la máscara (4).

6. El sistema de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la extensión (a) de máscara es menor que una distancia de la fuente, L1, entre la fuente (2) de partículas y la máscara (4).

7. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la anchura mínima de orificio, w, es al menos dos veces, tres veces o cuatro veces mayor que el tamaño de característica mínimo del patrón (51).

8. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la máscara (4) es una máscara de holografía binaria.

9. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde los orificios pasantes (3) están dispuestos en posiciones no periódicas en la máscara (4), no según una estructura de rejilla periódica subyacente predefinida.

10. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde los orificios pasantes (3) tienen anchuras mínimas de orificio, w, no uniformes.

11. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde los orificios pasantes (3) tienen una anchura mínima (w) de orificio de 5 nm, 4 nm, 3 nm, 2 nm o 1 nm.

12. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde los orificios pasantes (3) tienen una anchura máxima de orificio de 100 nm.

13. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde los orificios pasantes (3) tienen diferentes formas.

14. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde la distancia de centro a centro entre orificios pasantes (3) vecinos es no uniforme.

15. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde el espesor de la máscara es inferior a 500 nm, 100 nm, 50 nm, 20 nm, 10 nm o 7 nm.

16. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde el espesor de la máscara es menor que la anchura mínima de orificio, w.

17. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en donde la longitud de onda, λ, es menor que cualquiera de los siguientes: el tamaño de característica, df, mínimo, el paso mínimo, la anchura mínima de orificio, w, y el espesor de máscara.

18. El sistema (1) de generación de patrones de litografía de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en donde la longitud de onda, λ, está por debajo de 1.0 nm o 0.5 nm.

19. Un método para generar un patrón (51) por litografía que comprende:

exponer una máscara (4) que comprende orificios pasantes (3) a un haz entrante (21) de partículas con una longitud de onda, λ, procedente de una fuente (2) de partículas, en donde las partículas del haz entrante (21) de partículas llegan a la máscara (4) en una onda de partículas y en donde la máscara (4) está configurada para inducir un desplazamiento de fase de la onda de partículas a medida que se propaga a través de la máscara,

- disponer la máscara (4) delante de un objetivo (5) de patrón y generar el patrón (51) en el objetivo (5) de patrón, en donde el objetivo (5) de patrón está dispuesto a una distancia del objetivo, L2, con respecto a la máscara, los orificios pasantes (3) tienen una anchura mínima de orificio, w, y la máscara (4) tiene una extensión de máscara, a, entre los orificios pasantes (3) expuestos por el haz entrante (21) de partículas, caracterizado por que L2 ≤ wa/λ.