자기 정렬 네 배 패턴 (SAQP) 기술은 무엇입니까?

멀티 패터닝은 칩 제조의 리토그래픽 한계를 극복하는 기술이다. 오늘날의 단일 노출, 193nm 파장 리토그래피는 40nm 반 피치에서 물리적 한계에 도달합니다.멀티 패터닝은 칩 제조업체가 20 나노미터 이하의 IC 디자인을 이미지화 할 수 있습니다..

일반적으로, 멀티 패턴은 두 가지 주요 범주로 나뉘어 있습니다: 피치 분할 및 스페이저. 피치 분할은 이중 패턴과 세 개의 패턴 기술을 포함하는 범용 용어입니다. 한편,간격기는 자기 정렬 된 이중 패턴 (SADP) 과 자기 정렬 된 네 배 패턴 (SAQP) 을 포함합니다.피치 스플리싱과 스페이저 기술은 모두 8배 패턴으로 확장될 수 있습니다.

첫 번째 유형인 피치 스플리싱은 주로 논리학에서 사용됩니다. 피치 스플리싱의 가장 일반적인 형태는 이중 패턴입니다. 디자인에서,이중 패턴은 거의 항상 리토-어치-리토-어치-리토-어치 (LELE) 피치 분할 프로세스를 의미합니다.웨이퍼 제조에서, LELE는 하나의 층을 정의하기 위해 두 개의 독립적인 리토그래피와 에치 단계가 필요합니다. Sematech에 따르면, LELE는 30%의 피치를 줄일 수 있습니다.LELE는 리토그래피의 프로세스 단계를 두 배로 증가시키기 때문에 비용이 많이 들 수 있습니다..

이 기술 은 처음에는 단 한 번 노출 으로 인쇄 할 수 없는 레이아웃 을 두 개의 낮은 밀도 마스크 로 분리 한다. 그 후 두 가지 별도의 노출 과정 을 사용 한다.이것은 두 가지 더 거친 패턴을 형성합니다.그것들은 결합되고 덮여있어 웨이퍼에 더 세밀한 영상을 얻을 수 있습니다.

LELE (즉, 이중 패턴) 는 디자이너에게 새로운 레이아웃, 물리적 검증 및 디버깅 요구 사항을 제시합니다. 예를 들어, 디자인에서,색상은 마스크 계층에 구간의 요구 사항에 따라 할당됩니다. 마스크 층은 원래 도출 된 레이아웃에서 두 개의 새로운 층으로 세분화되거나 분해됩니다.

방법론의 핵심 결정은 디자이너가 "색없는"디자인 흐름을 추구할지 여부입니다. 또 다른 옵션은 두 가지 색상의 흐름입니다.여러 분해 옵션 중에서 선택물론, 모든 디자인 흐름에는 타협이 필요합니다.

20나노미터 노드에서, 주사기는 여러 가지 다른 이중 패턴 설계 흐름을 사용하고 있습니다.가장 일반적인 흐름 중 하나는 실제로 설계 팀이 두 가지 색으로 층을 분해 할 필요가 없습니다그러나, 특정 경우에, 디자이너들은 색상 할당이 무엇인지 알고 싶어 할 수 있습니다. 이것은 합리적으로 들리지만, 이중 패턴 색상을 보는 것은 디버깅 효율성을 잠재적으로 감소시킬 수 있습니다.

한편, 10nm 노드에서 칩 제조업체는 또 다른 피치 스플리싱 기술인 트리플 패턴링으로 전환해야 할 수 있다. 트리플 패턴링의 한 형태는 리토-에치-리토-에치-리토-에치 (LELELE) 이다.LELELE는 LELE와 비슷합니다.웨이퍼 제조에서, LELELE는 하나의 계층을 정의하기 위해 세 개의 독립적인 리토그래피와 에치 단계가 필요합니다.

디자인에서 삼중 패턴화는 원래 층을 세 개의 마스크로 분해하는 것을 요구합니다. 세 개의 마스크의 모양은 최종 모양을 형성하기 위해 제조 과정에서 결합됩니다.세 가지 패턴 은 외부 에서 무해 한 것 처럼 보일 수 있다, 하지만 잠재적인 혼란은 내부에 있습니다. 자동으로 분해, 색상, 세 배 패턴으로 레이어를 확인 EDA 소프트웨어 알고리즘을 구축하는 것은 도전입니다.삼중 패턴 위반은 매우 복잡할 수 있습니다., 그리고 디버깅은 어려울 수 있습니다.

한편, 간격자는 멀티 패턴의 두 번째 주요 범주입니다. SADP 및 SAQP로도 알려져 있습니다.SADP/SAQP는 이전에는 1xnm 노드에 NAND 플래시를 확장하는 데 사용되었으며 이제 논리 분야에 진입하고 있습니다..

SADP는 이중 패턴의 한 형태이다. 때로는 피치 분할 또는 사이드월 지원 이중 패턴이라고도 부른다.SADP 프로세스는 추가 퇴적 및 발열 단계와 함께 한 리토그래피 단계를 사용하여 간격자와 유사한 특징을 정의합니다.. 사드프 프로세스에서는 첫 번째 단계는 기판에 망드렐을 형성하는 것입니다. 그 다음, 퇴적층이 패턴을 덮습니다. 퇴적층은 그 다음 조각되어, 간격을 형성합니다. 마지막으로,상단 부분은 화학 기계 닦기 단계 (CMP) 를 거친다..

SAQP는 본질적으로 사이드월 스페이저 이중 패턴 기술의 두 주기로 구성되어 있습니다. 플래시 또는 핀FET를 포함한 간단한 패턴은 SADP 또는 SAQP에서 수행됩니다. 이 기술에서는평행선이 먼저 형성됩니다.한편, DRAM 및 논리 칩의 금속 계층은 더 복잡하며 SADP/SAQP를 통해 달성 할 수 없습니다. 이러한 금속 계층은 LELE가 필요합니다.또한 SADP/SAQP의 설계 유연성은 LELE보다 낮습니다., LELE 타입 기술은 패턴을 통해 필요합니다.

SAQP는 자기 정렬 네 배 패턴을 의미합니다.

사용 가능한 정보에 따르면, 자기 정렬 네 배 패턴 (SAQP) 은 38nm보다 작은 피치의 패턴 특징을 위해 가장 널리 사용되는 기술입니다.19nm까지의 음향을 달성 할 것으로 예상됩니다.그것은 본질적으로 여러 프로세스 단계를 통합하고 FinFET 및 1X DRAM 핀의 패턴에 사용되었습니다.처음에는 80 nm 떨어져 있는 선이 20 nm 떨어져 있는 선으로 이어질 수 있도록 합니다 (효율적으로 10 nm 해상도를 달성합니다)이것은 EUV (13nm 해상도를 달성하는) 를 포함하여 대량 생산 리토그래피 도구의 해상도를 훨씬 뛰어넘는 점에서 중요합니다.

이 과정 은 자연적으로 특징 을 핵심, 껍질, 경계 (그림 2 참조) 로 세 그룹 으로 나눈다. 껍질 은 자연적으로 절단 을 필요로 하는 반지를 형성 한다.경계는 또한 세분화되어야 하는 격자입니다.따라서 SAQP 프로세스는 이전에 정의된 껍질과 경계 특징을 절단하거나 정제하는 석기술 단계로 마무리해야합니다.핵심과 경계.

SAQP 프로세스 흐름의 다른 변형에서 (그림 3 참조) 껍질 특징은 실제로 나머지 첫 번째 거리 물질이며, 핵심과 경계는 다른 재료입니다.서브스트라트 또는 틈을 채우는 재료따라서, 그들은 그림 2에서 다른 색상으로 나타납니다. 그들은 다른 재료라는 사실은 선택적으로 새겨질 수 있음을 의미합니다.이것은 몇 가지 도전적인 패턴을 달성 할 수있는 기회를 제공합니다.

특히 유용한 응용 프로그램은 최소 pitch 및 2x 최소 pitch 특징의 조합입니다. 이 조합은 일반적으로 k1 < 0의 단일 노출에서 금지됩니다.5특히 어려운 조합은 2x 최소 피치 인터럽션과 최소 피치 라인입니다 (좌측 그림 4 참조).교란의 분산 패턴은 훨씬 작은 영역을 차지하기 때문에 선 자체에 비해 훨씬 약합니다.이 조합은 또한 최소한의 피치 라인을 달성하기 위해 삽입 할 공간이 없기 때문에 보조 기능으로 고정 할 수 없습니다.다른 한편으로, 선택적 발각을 통해 마스크 특징은 중간 라인을 통과 할 수 있습니다 ( 오른쪽 그림 4 참조).이것은 크게 절단을 단순화하고 두 장소에서 별도로 절단 할 때 발생할 수 있는 잠재적인 가장자리 배치 오류를 피합니다.

선택적 발열을 위해 세 개의 마스크가 필요합니다. 하나는 별도의 A/B 영역을 정의하기 위해, 두 번째 마스크는 A 선택적 발열을 위해, 그리고 세 번째 마스크는 B 선택적 발열을 위해.선별적 발열 (SAQP와 결합) 은 또한 더 큰 중복 허용량과 최소 마스크 수를 허용합니다., 따라서 최소한의 라인 피치와 최소 라인 피치의 두 배의 중단을 결합하여 멀티 패턴을 더 쉽게 처리 할 수 있습니다.

요약하자면, 모든 자기 정렬된 다중 패턴 프로세스는 다음 단계를 포함합니다.

1. 멘드럴 흔적을 찍고 있어요
2. 인쇄된 멘드럴 패턴에 옆벽이 자라고 있습니다.
3. 멘드럴 패턴을 제거하고 있어요
4. 옆벽 사이에 최종 제조 패턴을 개발합니다.
5. 최종 목표물에서 원하는 끝에서 끝까지의 간격을 달성하기 위해 변압 블록을 추가합니다.

6. 더 발전된 기술 노드에 진입하면서, 32나노미터처럼 더 공격적인 피치로매우 어려운 일이 됩니다.일반적으로 BEOL층에 틈이 만들어지고, 그 뒤 마지막 금속화 단계에서 금속으로 채워집니다.계곡에 세로로 고정 된 수직 차단 층이 추가됩니다., 작은 금속 끝에서 끝까지 간격을 형성합니다.

   업계에서 가장 공격적인 BEOL 계층과 블록을 패턴화하기 위해 다양한 옵션이 고려되었습니다.한 가지 옵션은 몰입 리토그래피를 금속 선 자기 정렬 네 배 패턴 (SAQP) 으로 알려진 것과 결합하는 것입니다.그러나 이 옵션은 트리플 블록 마스크와 트리플 리토그래피 프로세스를 필요로 하며 이는 제안 된 솔루션의 비용과 복잡성을 증가시킵니다.또 다른 옵션은 BEOL 금속 층을 하나의 노출에서 패턴을 만들기 위해 극한 자외선 리토그래피 (EUVL) 를 직접 사용하는 것입니다.이 직접 EUVL 통합 과정은 간단하고 비용 효율적이지만, 패턴의 충실성 (형상과 같은) 및 변동성, 그리고 마스크 제조매우 도전적일 것으로 예상됩니다.특히 아주 작은 끝에서 끝까지의 간격에서