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.
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
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.
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
