SPIE 2023 – Imec Preparing For High-NA EUV - Semiwiki

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Το συνέδριο SPIE Advanced Lithography πραγματοποιήθηκε τον Φεβρουάριο. Πρόσφατα είχα την ευκαιρία να πάρω συνέντευξη από τον Steven Scheer, αντιπρόεδρο προηγμένης διαδικασίας σχεδίασης και υλικών στο imec και να αναθεωρήσω επιλεγμένες εργασίες που παρουσίασε το imec.

Ρώτησα τον Steve ποιο ήταν το γενικό μήνυμα στο SPIE φέτος, είπε ότι η ετοιμότητα για το High NA είναι το κλειδί. Προσδιόρισε τρεις βασικούς τομείς οικοσυστήματος:

Υποδομή τεχνολογίας μάσκας και βελτίωσης ανάλυσης (RET).
Υλικά, φωτοανθεκτικό και υποστρώματα.
Μετρολογία

Τα εργαλεία έκθεσης είναι επίσης βασικά, αλλά δεν είναι αυτό στο οποίο μιλάει ο Steve. Σημείωση των συγγραφέων – θα κάνω επίσης μια εγγραφή στις παρουσιάσεις SPIE του ASML.

Masks

Ο Steve συνέχισε αναφέροντας ζητήματα που σχετίζονται με τη μάσκα:

Μάσκα εφέ 3d, όπως μετατόπιση εστίασης και απώλεια αντίθεσης – Το υψηλό NA είναι μια έκθεση σε χαμηλή γωνία καθιστώντας τα εφέ 3D περισσότερο πρόβλημα.
Κενά μάσκας χαμηλής ελαττωματικότητας και μάσκες με χαμηλή μεταβλητότητα σε τραχύτητα και CD
Απαιτούνται μάσκες χαμηλού n για να ενεργοποιηθεί η υψηλότερη αντίθεση και να μειωθούν τα εφέ 3D μάσκας.
Τεχνικές διόρθωσης οπτικής εγγύτητας.
Γραφή μάσκας, multibeam.
Ραφή μάσκας – το μικρότερο μέγεθος του πεδίου του σαρωτή απαιτεί τη ραφή της μήτρας μεταξύ τους.
4x μία κατεύθυνση, 8x άλλη κατεύθυνση απαιτεί έναν νέο τύπο σχεδίασης μάσκας για να είναι δυνατή η ραφή.
Μέλικα για υψηλότερη πηγή ενέργειας.

In "CNT pellicles: Πρόσφατα αποτελέσματα βελτιστοποίησης και έκθεσης", Οι Joost Bekaert et.al., εξερεύνησαν τα σφαιρίδια άνθρακα νανοσωλήνων (CNT).

Η ASML έχει συστήματα πηγών 600 Watt στον οδικό της χάρτη, τα τρέχοντα σφαιρίδια που βασίζονται σε μεταλλικό πυριτίδιο είναι βιώσιμα μόνο μέχρι περίπου 400 Watt. Τα σφαιρίδια πρέπει να μπλοκάρουν τα σωματίδια, να έχουν υψηλή μετάδοση, επαρκή μηχανική αντοχή για να αιωρούνται σε μια περιοχή περίπου 110 mm επί 140 mm και να είναι ανθεκτικά. Το CNT έδειξε έως και 98% μετάδοση. Η ακτινοβολία EUV είναι τόσο ενεργητική που δημιουργεί ένα πλάσμα υδρογόνου που χαράσσει το πολτό, οδηγώντας τελικά σε απώλεια μηχανικής ακεραιότητας του πολτού. Η imec έχει αξιολογήσει τους ρυθμούς χάραξης και τον τρόπο σταθεροποίησης του βλεννογόνου.

Οι ρυθμοί χάραξης μπορούν να αξιολογηθούν εξετάζοντας τη μετάδοση, καθώς το Pellicle αραιώνεται με τη χάραξη, η μετάδοση αυξάνεται. Το Σχήμα 1 απεικονίζει τη μετάδοση με την πάροδο του χρόνου ενός Pellicle που υπόκειται σε διάφορες συνθήκες.

Μετάδοση Pellicle — Σχήμα 1. Μετάδοση υφασμάτων σε σχέση με το χρόνο έκθεσης.

Η ASML αξιολογεί τη μετάδοση του πολτού σε σχέση με τον χρόνο έκθεσης χρησιμοποιώντας ένα εργαλείο έκθεσης πλάσματος εκτός σύνδεσης και σε αυτήν την εργασία, το imec έδειξε έκθεση σε CNT έως και 3,000 βάφλες (96 μήτρες στα 30 mJ/cm² ανά γκοφρέτα) και έδειξε συσχέτιση μεταξύ των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την πραγματική έκθεση σε σαρωτή και αυτά από το εργαλείο εκτός σύνδεσης.

Τα πελλίδια έχουν αρχικά πτητικές οργανικές ακαθαρσίες από τη διαδικασία παραγωγής που απορροφούν ενέργεια EUV μέχρι να καούν, δείτε τις πράσινες και μοβ καμπύλες. Το ψήσιμο του Pellicle σε υψηλές θερμοκρασίες «καθαρίζει» το πολτό με την καύση των ρύπων με αποτέλεσμα τις αλλαγές μετάδοσης που κυριαρχούν στον ρυθμό χάραξης. Η κλίση των δύο μπλε καμπυλών οφείλεται στον ρυθμό χάραξης. Η πράσινη καμπύλη απεικονίζει ένα "επικαλυμμένο" πολτό που εμφανίζει χαμηλότερο ρυθμό χάραξης, ωστόσο η επίστρωση μειώνει τη μετάδοση και μπορεί να μην είναι συμβατή με επίπεδα πολύ υψηλής ισχύος.

Φωτοανθεκτικό

Στη συνέχεια, ο Steve συζήτησε το photoresist.

Για φωτοαντίσταση, ένα βήμα 24 nm έως 20 nm είναι ένα γλυκό σημείο για εισαγωγή υψηλής NA με βήμα 16 nm την απόλυτη ανάλυση. Το Chemically Amplified Resist (CAR) έχει κακή απόδοση κάτω από 24nm. Τα Metal Oxide Resists (MOR) φαίνονται πολλά υποσχόμενα μέχρι τα 17nm ή ακόμα και τα 16nm. Το ελαττωματικό είναι ακόμα ένα ζήτημα. Οι δόσεις για βήμα 24 nm είναι 67 mJ/cm² για MOR και 77mJ/cm² για ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ. Το MOR έχει κάποια προβλήματα σταθερότητας και όσο χαμηλότερη είναι η δόση τόσο πιο αντιδραστική/λιγότερο σταθερή είναι η αντίσταση. Αυτά είναι προκλήσεις, όχι λάτρεις των επιδείξεων.

In «Μειωμένα αποτιθέμενα υποστρώματα για λιθογραφία EUV», Οι Gupta et.al., εξερεύνησαν υποστρώματα φωτοανθεκτικών. Καθώς το βήμα συρρικνώνεται, για το ίδιο στρώμα φωτοανθεκτικού ο λόγος διαστάσεων αυξάνεται και μπορεί να οδηγήσει σε κατάρρευση σχεδίου. Η βελτιωμένη πρόσφυση του υποστρώματος μπορεί να το αντιμετωπίσει. Εναλλακτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα λεπτότερο φωτοανθεκτικό για τη διαχείριση του λόγου διαστάσεων, αλλά αυτό μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα χάραξης, εκτός εάν βρεθεί υψηλή επιλεκτικότητα χάραξης κάτω από το στρώμα.

Η imec διαπίστωσε ότι η επιφανειακή ενέργεια των εναποτιθέμενων υποστρωμάτων μπορεί να συνδυαστεί με το φωτοανθεκτικό για να επιτευχθούν βελτιωμένες προσφύσεις. Ο συντονισμός πυκνότητας του αποτιθέμενου υποστρώματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή βελτιωμένης επιλεκτικότητας χάραξης.

In “Dry Resist Patterning Readiness Towards High NA EUV Lithography,” Οι Hyo Sean Suh et.al., από το imec και τον Lam εξερεύνησαν τη διαδικασία ξηρής φωτοανθεκτικότητας του Lam. Για τις διεργασίες N2+ και A14, το βήμα μετάλλου 2 (M2P) αναμένεται να είναι ~24nm με 15nm από άκρη σε άκρη (T2T) και στη συνέχεια στο A10 το M2P θα είναι ~22nm με <15nm T2T.

Η διαδικασία Lam dry resist απεικονίζεται στο σχήμα 2.

Lam Dry Resist Process — Εικόνα 2. Διαδικασία Lam Dry Photoresist

Το Post Exposure Bake (PEB) βρέθηκε ότι οδηγεί σε σημαντική μείωση της δόσης, αλλά επηρέασε τις γέφυρες και την τραχύτητα. Η συν-βελτιστοποίηση της ανάπτυξης και της χάραξης μετριάζει τις γέφυρες και την τραχύτητα και έδειξε ένα ισχυρό παράθυρο διαδικασίας για μοτίβο L/S βήματος 24nm.

In «Σκοπιμότητα λογικής κλιμάκωσης μετάλλων με μονό μοτίβο 0.55NA EUV», Dongbo Xu et.al. περιέγραψε μια αξιολόγηση του τι μπορεί να επιτύχει το σύστημα High-NA (0.55NA) με ένα απλό σχέδιο.

Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το βήμα 24nm φαίνεται εφικτό. Τα 20nm φαίνονται πολλά υποσχόμενα στην οριζόντια κατεύθυνση, αλλά η κάθετη κατεύθυνση χρειάζεται περισσότερη δουλειά. Το βήμα 18nm χρειάζεται επιπλέον δουλειά.

Το EUV έχει αποδειχθεί ότι είναι μια πολύ προκλητική τεχνολογία από την άποψη της τραχύτητας γραμμής και του στοχαστικού ελαττώματος. Το Directed Self Assembly (DSA) είναι μια τεχνολογία που υπάρχει εδώ και πολύ καιρό, αλλά δεν έχει κερδίσει μεγάλη έλξη. Το DSA προσελκύει τώρα την προσοχή ως τεχνική για την αντιμετώπιση της τραχύτητας της γραμμής και των στοχαστικών ελαττωμάτων για το EUV.

In «ΔΙΟΡΘΩΣΗ ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΟΣ ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΟΣ ΓΡΑΜΜΗΣ EUV ΛΙΘΟΓΡΑΦΙΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΥΤΟΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΥΜΠΟΛΥΜΕΡΟΥ ΜΠΛΟΚ: Μελέτη τραχύτητας και ελαττωματικών», Julie Van Bel et.al. διαπίστωσε ότι ο συνδυασμός DSA με EUV είναι ανώτερος από τις διαδικασίες DSA που βασίζονται στη λιθογραφία εμβάπτισης με τραχύτητα χαμηλότερου πλάτους γραμμής και χωρίς ελαττώματα εξάρθρωσης.

In «Μετριάζοντας τη Στοχαστική στη Λιθογραφία EUV από τη σκηνοθετημένη αυτοσυναρμολόγηση», Lander Verstraete et.al. διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας DSA για τον μετριασμό στοχαστικών ελαττωμάτων στην επεξεργασία EUV.

Η διαδικασία imec για την αποκατάσταση ελαττωμάτων γραμμής/χώρου EUV απεικονίζεται στο σχήμα 3.

Διόρθωση χώρου γραμμής — Εικόνα 3. Διόρθωση γραμμής/διαστημικού σχεδίου EUV από DSA.

Η διαδικασία imec για την αποκατάσταση ελαττωμάτων στις συστοιχίες επαφής απεικονίζεται στο σχήμα 4.

Επικοινωνία Retification — Εικόνα 4. Διόρθωση προτύπου επαφής EUV από DSA.

Το EUV plus DSA φαίνεται πολλά υποσχόμενο για γραμμές/χώρους σε βήμα 28 nm με το κύριο ελάττωμα να είναι οι γέφυρες. Σε ένα βήμα 24 nm απαιτείται βελτίωση με πάρα πολλά ελαττώματα γεφυρών. Τα ελαττώματα συσχετίζονται με τη σύνθεση του συμπολυμερούς κατά συστάδες και τον χρόνο ανόπτησης.

Για συστοιχίες επαφών, το EUV + DSA βελτιώνει την Ομοιομορφία Τοπικής Κρίσιμης Διάστασης (LCDU) και το Σφάλμα τοποθέτησης Μοτίβου και ενεργοποιεί χαμηλότερη δόση.

Μετρολογία

Καθώς το πάχος του φιλμ μειώνεται, οι λόγοι μετρολογίας σήματος προς θόρυβο γίνονται πρόβλημα.

Με το EUV υπάρχει ένα παράθυρο διαδικασίας ελαττωματικών, στη μία πλευρά υπάρχει ένας γκρεμός όπου τα σπασίματα στο σχέδιο γίνονται πρόβλημα και στην άλλη πλευρά των παραθύρων υπάρχει ένας γκρεμός όπου οι γέφυρες μεταξύ των σχεδίων γίνονται πρόβλημα.

Όταν επιχειρείται ένα νέο γήπεδο, υπάρχουν πολλά ελαττώματα που μειώνονται με την πάροδο του χρόνου.

Είναι δύσκολο να μετρήσετε μια αρκετά μεγάλη περιοχή με επαρκή ευαισθησία. Η επιθεώρηση δέσμης E είναι ευαίσθητη αλλά αργή, η οπτική είναι γρήγορη αλλά όχι ευαίσθητη. Νέες τρισδιάστατες διαδικασίες όπως το CFET εισάγουν πρόσθετες προκλήσεις.

In «Μετρολογική ετοιμότητα ξηρής αντίστασης για υψηλή NA EUVL», Ο Gian Francesco Lorusso et.al, διερεύνησε το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM), την επιθεώρηση δέσμης E και το CD SEM για τον χαρακτηρισμό πολύ λεπτών φωτοανθεκτικών.

Χρησιμοποιώντας τη διαδικασία Lam dry photoresist< Το CD SEM έδειξε ότι είναι βιώσιμο φωτοανθεκτικό πάχους έως 5nm. Καθώς το πάχος αντίστασης μειώθηκε η τραχύτητα της γραμμής αυξήθηκε, η δυνατότητα εκτύπωσης των ελαττωμάτων της γέφυρας μειώθηκε ενώ τα ελαττώματα θραύσης παρέμειναν τα ίδια. Η κατάρρευση του μοτίβου παρατηρήθηκε μόνο σε παχύτερες ταινίες. Οι μετρήσεις AFM έδειξαν ότι το πάχος του φιλμ μειώνεται. Το E Beam έδειξε καλή αποτύπωση ελαττωμάτων ακόμη και για ταινίες με πολύ πράγματα.

In «Μετρολογία ημιαγωγών για την εποχή του 3D», Οι J. Bogdanowicz et.al., διερευνούν τις προκλήσεις της μετρολογίας στις τρισδιάστατες δομές.

Στην εποχή του 3D, η κατεύθυνση Z έχει γίνει η νέα κλίμακα X/Y. Για συσκευές λογικής, το CFET και το Semi damascene παρουσιάζει προκλήσεις, στη μνήμη το 3D DRAM είναι μια μελλοντική πρόκληση και οι 3D διασυνδέσεις για System Technology Co Optimization (STCO) είναι μια άλλη πρόκληση.

Για τις διεργασίες οριζόντιων νανοφύλλων και CFET, ο χαρακτηρισμός της πλευρικής εσοχής και πλήρωσης και η ανίχνευση υπολειμμάτων και άλλων ελαττωμάτων σε στοίβες πολλαπλών στρώσεων θα είναι κρίσιμης σημασίας. Στη μνήμη 3D με υψηλή αναλογία εικόνας (HAR) το προφίλ οπών/διαίρεσης και παρόμοια με τη λογική ανίχνευση θαμμένων ελαττωμάτων και υπολειμμάτων σε φιλμ πολλαπλών στρώσεων θα είναι κρίσιμης σημασίας. Για εφαρμογές STCO η ακεραιότητα των διεπαφών συγκόλλησης και η ευθυγράμμιση θα είναι το κλειδί.

Για την παραδοσιακή μετρολογία επιφανειών υπάρχει ήδη μια αντιστάθμιση μεταξύ ευαισθησίας και ταχύτητας, τώρα το βάθος επιθεώρησης έναντι της πλευρικής ανάλυσης είναι μια βασική λύση. Το Σχήμα 5 παρουσιάζει το βάθος ανίχνευσης σε σχέση με την πλευρική ανάλυση και την απόδοση για διάφορες τεχνικές μετρολογίας.

Τοπίο Μετρολογίας — Εικόνα 5. Τρισδιάστατο Μετρολογικό Τοπίο

Το Σχήμα 6 συνοψίζει την τρέχουσα ετοιμότητα της τρισδιάστατης μετρολογίας να αντιμετωπίσει διάφορες ανάγκες.

6 Προκλήσεις Μετρολογίας — Εικόνα 6. Τρισδιάστατες προκλήσεις μετρολογίας

Από το σχήμα 6 υπάρχουν ακόμη πολλές προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν για να επιτευχθεί ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα μετρολογίας.

Συμπέρασμα

Η εποχή του High NA EUV πλησιάζει. Σημειώνεται καλή πρόοδος στα pellicles, τα φωτοανθεκτικά και τη μετρολογία και το imec συνεχίζει να εργάζεται και στους τρεις τομείς για περαιτέρω πρόοδο.