SPIE 2023 – imec Forberedelse til High-NA EUV – Semiwiki

SPIE Advanced Lithography Conference blev afholdt i februar. Jeg havde for nylig mulighed for at interviewe Steven Scheer, vicepræsident for avanceret mønsterproces og materialer hos imec og gennemgå udvalgte artikler, som imec præsenterede.

Jeg spurgte Steve, hvad det overordnede budskab var hos SPIE i år, han sagde, at parathed til High NA er nøglen. Han identificerede tre centrale økosystemområder:

1. Mask and Resolution Enhancement Technology (RET) infrastruktur.
2. Materialer, fotoresist og underlag.
3. Metrologi

Eksponeringsværktøjerne er selvfølgelig også vigtige, men det er ikke det, Steve taler om. Forfattere noter - jeg vil også skrive om ASML's SPIE-præsentationer.

Masker

Steve fortsatte med at opremse maskerelaterede problemer:

• Mask 3D-effekter, såsom fokusskift og kontrasttab – Høj NA er en eksponering med lav vinkel, hvilket gør 3D-effekter mere af et problem.
• Maskeemner med lav defekt og masker med lav variation i ruhed og CD
• Low-n-masker er nødvendige for at muliggøre højere kontrast og reducere maske-3D-effekter.
• Teknikker for optisk nærhedskorrektion.
• Maskeskrift, multistråle.
• Maskesyning – den mindre størrelse af scannerfeltet kræver, at matricen sys sammen.
• 4x én retning, 8x anden retning kræver en ny type maskedesign for at muliggøre syning.
• Pellikler for højere energikilde.

In "CNT pellicles: Nylige optimerings- og eksponeringsresultater," Joost Bekaert et.al., udforskede Carbon Nanotube pellicles (CNT).

ASML har 600 watt kildesystemer på deres køreplan, nuværende pellikler baseret på metalsilicid er kun levedygtige op til cirka 400 watt. Pellikler skal blokere partikler, have høj transmission, tilstrækkelig mekanisk styrke til at blive suspenderet over et areal på ca. 110 mm gange 140 mm og være holdbare. CNT har vist op til 98% transmission. EUV-stråling er så energisk, at den danner et brintplasma, der ætser pelliklen, hvilket til sidst fører til pellikkeltab af mekanisk integritet. imec har evalueret ætsningshastigheder og hvordan man stabiliserer pelliclen.

Ætsningshastigheder kan evalueres ved at se på transmissionen, da Pellicle fortyndes ved ætsning, øges transmissionen. Figur 1 illustrerer transmissionen over tid af en Pellicle underlagt forskellige betingelser.

ASML evaluerer pellicle transmission versus eksponeringstid ved at bruge et offline plasma eksponeringsværktøj, og i dette arbejde demonstrerede imec CNT pellicle eksponering op til 3,000 wafers (96 dør ved 30 mJ/cm² pr. wafer) og viste korrelation mellem resultaterne opnået fra faktisk scanner eksponering og dem fra offlineværktøjet.

Pellikler har i starten flygtige organiske urenheder fra fremstillingsprocessen, der absorberer EUV-energi, indtil de brænder af, se de grønne og lilla kurver. Bagning af pellicle ved høje temperaturer "renser" pellicle ved at brænde forurenende stoffer af, hvilket resulterer i ætsningshastighedsdominerede transmissionsændringer. Hældningen af ​​de to blå kurver skyldes ætsehastigheden. Den grønne kurve illustrerer en "coated" pellicle, der udviser en lavere ætsningshastighed, men belægningen reducerer transmissionen og er muligvis ikke kompatibel med meget høje effektniveauer.

Fotoresist

Steve diskuterede derefter fotoresist.

Til fotoresist er en 24 nm til 20 nm pitch et sweet spot for High NA insertion med 16 nm pitch den ultimative opløsning. Chemically Amplified Resist (CAR) har dårlig ydeevne under 24nm. Metal Oxide Resists (MOR) ser lovende ud ned til 17nm eller endda 16nm. Defekt er stadig et problem. Doser ved en 24nm pitch er 67mJ/cm² for MOR og 77mJ/cm² til BIL. MOR har nogle stabilitetsproblemer, og jo lavere dosis, jo mere reaktiv/mindre stabil er resisten. Det er udfordringer, ikke showstoppere.

In "Skaleret ned aflejrede underlag til EUV litografi," Gupta et. al., udforskede fotoresist-underlag. Efterhånden som pitch krympes, for det samme fotoresistlag øges billedformatet og kan føre til mønsterkollaps. Forbedret underlags vedhæftning kan løse dette. Alternativt kan en tyndere fotoresist bruges til at styre billedformatet, men dette kan føre til ætsningsproblemer, medmindre der kan findes en høj ætseselektivitet under laget.

imec fandt ud af, at overfladeenergi af aflejrede underlag kan tilpasses til fotoresisten for at opnå forbedrede vedhæftninger. Densitetsjustering af det afsatte underlag kan anvendes til at tilvejebringe forbedret ætseselektivitet.

In "Dry Resist Patterning Readiness Towards High NA EUV Lithography," Hyo Sean Suh et.al., fra imec og Lam udforskede Lams tørre fotoresist-proces. For N2+- og A14-processer forventes Metal 2-pitch (M2P) at være ~24nm med 15nm tip-to-tip (T2T) og derefter ved A10 vil M2P være ~22nm med <15nm T2T.

Lam dry resist-processen er illustreret i figur 2.

Post Exposure Bake (PEB) viste sig at drive dosisreduktion kraftigt, men påvirkede broer og ruhed. Co-optimering af udvikling og ætsning afbøder broer og ruhed og viste et robust procesvindue til 24nm pitch L/S-mønster.

In "Mulighed for logisk metalskalering med 0.55NA EUV enkelt mønster," Dongbo Xu et.al. beskrev en evaluering af, hvad High-NA (0.55NA) system kan opnå med enkelt mønster.

De konkluderede, at 24nm pitch ser opnåelig ud. 20nm ser lovende ud i vandret retning, men den lodrette retning kræver mere arbejde. 18nm pitch kræver yderligere arbejde.

EUV har vist sig at være en meget udfordrende teknologi ud fra et linjeruhed og stokastisk defektperspektiv. Directed Self Assembly (DSA) er en teknologi, der har eksisteret i lang tid, men som ikke har fået meget indpas. DSA får nu opmærksomhed som en teknik til at behandle linjeruhed og stokastiske defekter for EUV.

In "EUV LITHOGRAPHY LINE RUM MØNSTER RETIFIKATION VED HJÆLP AF BLOCK COPOLYMER-DIREGERET SELVMONTERING: En ruheds- og defektundersøgelse," Julie Van Bel et.al. fandt ud af, at kombination af DSA med EUV er overlegen i forhold til DSA-processer baseret på Immersionslitografi med lavere linjebredde ruhed og ingen dislokationsdefekter.

In "Afbødende stokastik i EUV-litografi ved styret selvsamling," Lander Verstraete et.al. udforsket ved hjælp af DSA til at afbøde stokastiske defekter i EUV-behandling.

Imec-processen til at udbedre line/space EUV-defekter er illustreret i figur 3.

Imec-processen til at udbedre defekter i kontaktsystemer er illustreret i figur 4.

EUV plus DSA ser meget lovende ud for linje/mellemrum ved en 28nm pitch, hvor den primære defekt er broer. Ved en 24nm pitch er forbedring nødvendig med for mange brodefekter. Defekter korrelerer med blokcopolymerformuleringen og udglødningstiden.

For kontaktarrays forbedrer EUV + DSA Local Critical Dimension Uniformity (LCDU) og Pattern Placement Error og muliggør en lavere dosis.

Metrologi

Efterhånden som filmtykkelser reduceres, bliver forholdet mellem metrologi og støj et problem.

Med EUV er der et defekt procesvindue, på den ene side er der en klippe, hvor brud i mønsteret bliver et problem, og på den anden side af vinduerne er der en klippe, hvor broer mellem mønstre bliver et problem.

Når et nyt pitch forsøges, er der mange defekter, der bliver drevet ned over tid.

Det er svært at måle et stort nok område med tilstrækkelig følsomhed. E-stråleinspektion er følsom, men langsom, optisk er hurtig, men ikke følsom. Nye 3D-processer som CFET introducerer yderligere udfordringer.

In "Dry Resist Metrology Readiness for High NA EUVL," Gian Francesco Lorusso et.al., undersøger Atomic Force Microscope (AFM), E Beam-inspektion og CD SEM til karakterisering af meget tynde fotoresists.

Ved anvendelse af Lam tør fotoresist-processen < CD SEM blev vist at være levedygtig ned til 5 nm tyk fotoresist. Efterhånden som resisttykkelsen faldt, steg ruheden, og brodefekternes trykbarhed faldt, mens bruddefekterne forblev de samme. Mønsterkollaps sås kun i tykkere film. AFM-målinger indikerede faldende filmtykkelse. E Beam viste god indfangning af defekter selv for meget ting film.

In "Halvledermetrologi til 3D-æraen," J. Bogdanowicz et al., udforsker udfordringerne ved metrologi på 3D-strukturer.

I 3D-æraen er Z-retningen blevet til den nye X/Y-skalering. For logiske enheder giver CFET og Semi damascene udfordringer, i hukommelsen er 3D DRAM en fremtidig udfordring, og 3D sammenkoblinger til System Technology Co Optimization (STCO) er en anden udfordring.

For horisontale nanoark- og CFET-processer vil lateral fordybning og fyldkarakterisering og påvisning af rester og andre defekter i flerlagsstabler være afgørende. I 3D-hukommelsen vil høj aspektforhold (HAR) hul/split profilering og lignende logik påvisning af begravede defekter og rester i film med flere lag være kritisk. For STCO-applikationer vil integritet af bindingsgrænseflader og justering være nøglen.

For traditionel overflademetrologi er der allerede en afvejning mellem følsomhed og hastighed, nu er inspektionsdybde kontra lateral opløsning en vigtig afvejning. Figur 5 viser sonderingsdybden versus lateral opløsning og gennemløb for forskellige metrologiteknikker.

Figur 6 opsummerer 3D-metrologiens nuværende parathed til at imødekomme forskellige behov.

Fra figur 6 er der stadig mange udfordringer at overvinde for at opnå et omfattende metrologiprogram.

Konklusion

Tiden med High NA EUV nærmer sig. Der er gode fremskridt inden for pellikler, fotoresists og metrologi, og imec fortsætter med at arbejde på alle tre områder for yderligere fremskridt.

Læs også:

TSMC har brugt mange flere penge på 300 mm, end du tror

SPIE Advanced Lithography Conference 2023 – AMAT Sculpta®-meddelelse

IEDM 2023 – 2D-materialer – Intel og TSMC

IEDM 2022 – Imec 4 Track Cell

Del dette opslag via:

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Udmøntning af fremtiden med Adryenn Ashley. Adgang her.
• Køb og sælg aktier i PRE-IPO-virksomheder med PREIPO®. Adgang her.
• Kilde: https://semiwiki.com/lithography/329278-spie-2023-imec-preparing-for-high-na-euv/