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Lithography

デザインを制限しダブルパターニングを
可能にする

[2008年02月号]

By Aaron Hand
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図 ダブルパターニングの試作テストでは、ラインの端がきちんと四角になり、シングルパターニングでは不可能な形が作り出された
(出典:Texas Instruments)

 次世代リソグラフィ技術として、かつてはF2(157nm)やAr2(126nm)が採用されると考えられた。EUV(13.5nm)リソグラフィも今の予測よりも早期に導入されるとみられていた。しかし、今やArF(193nm)がこれからの数世代にわたって使用されることは間違いないだろう。米Texas Instruments(TI)社Design Data Integration部門ディレクタのMark Mason氏はこう述べる。「そのため、マスクへの圧力が高まるだろう。事実、解像技術を向上させてきた歴史において、我々はマスクに圧力をかけながら進んできた」。

 米Gentleman Scientist社のChris Mack氏によると、少なくとも過去10年間、フォトマスクの性能はムーアの法則で知られるウェーハ寸法よりも早く微細化への対応を実現してきた。コンタクトやビアのCD均一性は、ウェーハの最小ハーフピッチよりも3倍近い早さで微細化が行われてきた。

 Mason氏、Mack氏、米AMD社フェローのLuigi Capodieci氏らは、9月末のウェブキャストに登場し、先端フォトマスクについて議論した。 「DFMに対して強い意欲があるのは、EUVが32nmや22nmには恐らく使用できないから」(Capodieci氏)。二重露光の利用の増加に加え、より積極的な光近接補正(OPC:Optical Proximity Correction)や超解像技術(RET:Resolution Enhancement Technique)によって、フォトマスクは驚くべき速さで微細になり、DFMは単なるスローガンではなくなった。

 技術ノードの進展は、130nmあたりで、それまでのデザインルールからルールベースのOPCへ、さらに100nm以下ではモデルベースのOPCへの移行が必要であった、とCapodieci氏は説明する。「この点において、DFMは、デザインルール、マスクに使用する超解像技術、ルールベースOPC、モデルベースOPC、フルチップ転写性評価の総和である」。この種の追加的ソリューションは十分だが、45nmではプロセスばらつきへの対応がもっと必要になるという。

 k1<0.35では、レイアウトの規則性は「絶対的に必要になる」とCapodieci氏はいう。しかし、これも22nmでは不十分であるとみられ、ある程度のダブルパターニングが必要になるだろう。ダブルパターニングには、単層のシングルエッチ、2層のシングルエッチ、2層のダブルエッチなど、いくつかの方法がある。シンプルなレイアウトを維持するため、単層のシングルエッチが採用されるとみられるが、メモリーレス・レジストなど化学的な改善が必要だろう、と同氏は説明する。2層のダブルエッチでは既存のプロセスや材料が利用できるかもしれないが、複数のマスクセットが必要になるだろう。

 こうしたダブルパターニング技術を機能させるカギはDFM、とMason氏は述べる。「重要なことは、位相シフトマスクやダブルパターニングのレイアウトを2つのマスクに適切に分解する必要がある。また、2つのマスクを製造するとき、クリーンルームで不具合を引き起こす、ホットスポットや、オーバーレイに極めて感度の高いところがあってはならない」。

 TIは、45nmで2パターン・ダブルエッチの試作テストを行い、他では達成できないような興味深い形状を発見した()。「ラインの端(ラインエンド)がきちんと四角になるパターンはシングルマスクでは決して得られなかったもの」とMason氏は述べる。「これは、ダブルマスクパターニングのすぐれた特徴であり、ラインエンドからラインエンドスペース(ラインエンド間の間隔)のデザインルールへ移行できるようになるだろう」という。

 ダブルパターニングに必要な最も重要なDFM技術向上の一つは、2次元のデザインルールチェック、とCapodieci氏は述べる。AMDは、新しいデザインルールチェックを、パターンマッチングをベースに開発した評価フローに組み込んだ。この方法は、生産性や歩留まり向上に貢献するとみられる。



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