Диссертация (Исследование и разработка методов автоматического вывода геометрических ограничений с использованием декларативного программирования и формальных методов), страница 28

И, судяпо всему, выполнение разрезов также будет проводиться в несколько этапов [135].Прямолинейный подход предполагает последовательное экспонированиеи травление (не менее двух раз) для нанесения отдельных изображений водном и том же слое. Каждая экспозиция требует отдельного нанесенияслоя фоторезиста. Когда последователь нанесения рисунка завершена, итоговоеизображение складывается из предварительно вытравленных подизображений.Теоретически, при помощи совмещения промежуточных изображений можноувеличивать плотность наносимых деталей неограниченно, причем величинаполушага затвора обратно пропорциональна числу использованных масок.Например, при необходимости обеспечить величину полушага затвора равной25 нм могут быть использованы две маски с полушагом 50 нм, три маски сполушагом 75 нм или же 4 маски с полушагом 100 нм.

Сокращение размеровдеталей может потребовать использования вспомогательных техник, таких какхимическое сжатие, термическое обдувание или использования специальныхпленок. Итоговый составной шаблон может быть нанесен на последний слой.В качестве примера использование такого подхода можно назватьразделение слоя контактов на две группы: контакты затвора и контактыстока/истока, каждая из которых определяется своей маской.

ИМЕК недавноиспользовала такой подход при изготовлении ячейки памяти SRAM с 6транзисторами с применением “сухой” литографии [134].143Недостатком данного подхода считается вероятность возникновениянесоответствий и расхождений между уже нанесенным рисунком иобрабатываемой маской, которые являются дополнительным источникомшумов и нарушений.Разновидностью данного метода является подход с замещением травленияшаблона первой маски закреплением резиста [135], который позволяет наноситьвторой слой резиста поверх уже проявленного первого. JSR продемонстрировалатопологии, полученные при помощи этого метода с использованием 32нанометровой технологии, где фиксация резиста выполняется дополнительнымдублением [136].Существует вариант технологии множественного шаблона с использовниемспейсеров (англ.

spacer). Спейсер –– тонкий слой, формируемый на боковыхграницах начального рисунка. Предварительно наносится слой, на котором затемсоздаются элементы критических размеров. Поверх них наносится слой спейсера,который затем удалется травлением с горизонтальных участков подложки иостается на вертикальных. Применение спейсеров позволяет дополнительнонаносить компоненты, равные по размеру спейсерам.

Так как вспомгательныеэлементы наносятся с боковых сторон, это позволяет удвоить плотность деталейрисунка.Подход с использованием спейсеров уникален в том отношении, что заединственный проход экспонирования шаг затвора может быть скоращен в двараза за счет нанесения вспомогательного слоя и сдвига рисунка. В частности, двеподхода self-aligned double patterning приводят к четырехкратному сокращениюшага затвора. Этот подход часто упоминается под названием self-aligned quadruplepatterning (SAQP). Также подход с использованием спейсеров позволяет избежатьналожения рисунков при последовательных экспозициях. Часто эта технологияиспользуется при формировании FinFET транзисторов.Для изготовления спейсеров используют как правило твердые материалы(англ. hardmask), которые сохраняют свою форму лучше, чем фоторезист, линиикоторого часто подвергаются искажениям [137].Основная проблема подхода с использованием спейсеров заключается в ихспособности сохранять исходную позицию после травления материала, поверхкоторого они были сформированы и сохранять форму в процессе травления.Особенно сложно предотвратить деформации в ситуации, когда при травлении144соседнего участка вместе с ним удаляется материал под спейсером.

Такоеискажение делает топологию ассиметричной: с одной стороны от спейсераматериала оказывается больше, чем с противоположной [138]. Любое смещениемаски для слоев критческих размеров может вызвать изменения в величине шагазатвора (англ. pitch walking) [139].Положение спейсера также зависит и от размеров шаблона, на котором онзакреплен. Если шаблон слишком широк или слишком узок, то позиция спейсераможет измениться в процессе травления.В первоначальном варианте спейсеры изготавливались из проводящихматериалов, что требовало дополнительных разрезов после нанесения требуемогорисунка. Современные процессы используют диэлектрики в качестве материаладля спейсеров (англ.

spacer-is-dielectric, SID), и таким образом спейсерысоответствуют диэлектрически пропускам между поводниками и не требуютвыполнения дополнительных разрезов. Подходящее размещение спейсеров натопологии при таком подходе приобретает большое значение, как и возможностьизготавливать спейсеры сложной формы, помимо нанесения линий [140;141]. SIDподход стал наиболее распространенным в силу его гибкости и необходимостииспользования небольшого числа дополнительных масок [142].ИМЕК отмечает, что в случае, если EUV литография не будет готова киспользованию, будет применяться технология множественного шаблона [143].Помимо использования двукратного нанесения рисунка, такжеиспользуются технологии с множественным применением спейсеров, причем вразных вариантах [144].

Подход с применение многослойных спейсеров такжепозволяет добиться хороших результатов [145].Предполагалось, что литография в глубоком ультрафиолете можетопираться на применение одного шага экспонирования, однако появлениедвумерных шаблонов в 7 нм процессе, горизонтально-вертикальная ассиметрияи дробовой шум исключили эту возможность [134; 146].В ноябре 2014 компания ASML представила 7 нм технологический процесс(с полушагом затвора 16 нм), первый процесс предполагающий применениеEUV литографии.

Однако, он все также опирается на использование технологиидвойного шаблона, причем даже в большей степени, чем 20 нм процесс опиралсяна иммерсионную литографию [147]. Технология двойного шаблона в этом случае145может быть типа EUV+EUV, хотя скорее всего распространение получит схема193 нм+EUV, в силу относительно низкой стоимости применения 193 нм лазера.EUV литография с большим значением параметра N A (> 0.5)предполагается необходимой для 5 нм технологического процесса (11 нмполушаг затвора).

Размер рабочего поля при этом изменится с традиционного26х33 мм на 26х16.5 мм, т.к. степень размагничивания маски в соответствующемнаправлении удвоится (с 4х до 8х) [148]. Таким образом, потребуется 2 этапаэкспонирования, чтобы обработать обе половины рабочего поля, которое можетбыть обработано за один проход иммерсионной литографии.Если SID процедуру применить после SADP, то шаг затвора может бытьуменьшен в четыре раза, причем без добавления вспомогательных разрезов,помимо необходимых при двойном нанесении рисунка.

Гибкость этого подходаобуславливается тем, что спейсеры выполняются изолирующим материалом,что делает сокращает число дополнительные этапов экспонирования , либоисключает их вовсе. Более того, разрешение может быть увеличено и за счеттого, что маски для металлических спейсеров могут быть сами построеныпо технологии SADP [149]. Таким образом, металлы, наносимые методомдвойного шаблона наносятся методо учетверенного шаблона без использованиядополнительных масок, т.к.

последний слой спейсеров является диэлектриком.Стоимость технологии множественного шаблона даже для 2D топологийобуславливается применением не более двух SAQP масок, что обеспечиваетсявеличину полушага затвора порядка 11-12 нм. EUV литография при этом недемонстрирует аналогичной гибкости при 16 нм полушаге (для технологии 7нм)[150] и, соответственно, требует такого же числа масок, что и иммерсионнаялитография с 193 нм длиной волны. При добавлении еще одного слоя спейсеров,технология SAQP может быть расширена до технологии self-aligned octuplepatterning (SOAP) [151]. Такой подход может быть обощен до произвольнойстепени кратности, с учетом того факта, что слой металла, изготовленый двойнымшаблоном, может быть изготовлен при помощи технологии четырехкратногошаблона без добавления масок, т.к. последний слой спейсеров наноситсядиэлектриком.Иммерсионная литография — это одна из техник повышения разрешающейспособности оптической системы, применяемая при изготовлении ИС,основывающаяся на заполнении воздушного зазора между подложкой и линзами146жидкой средой с коэффициентом преломления больше единицы.

Разрешение приэтом увеличивается пропорционально коэффициенту преломления. Современныеиммерсионнные системы используют сильноочищенную воду в качестве такойсреды, при работе с технологиями 45 нм и менее [152]. Единственнымипроизводителями иммерсионных систем являются компании ASML, Canon иNikon. Впервые же идея такого подхода и первые прототипы появились в 80-ыхгодах [153].Числовая апертура оптической системы непосредственно влияет навозможность литографической системы наносить детали рисунка на подложку.При этом ее величина прямо пропорциональна коэффициенту преломлениясреды, через которую проходит излучение. Оптика в “сухих” системах,обеспечивающих наибольшую разрешающую способность, фокусируют светв конус таким образом, что границы этого конуса практически параллельныповерхности подложки. В этой ситуации невозможно увеличить разрешениепутем добавления дополнительных линз и отражений, однако, можно увеличитькоэффициент преломления среды между линзами и подложкой.