SPIE 2023 – Imec valmistub kõrge NA-ga EUV jaoks – Semiwiki

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Veebruaris toimus SPIE Advanced Lithography Conference. Mul oli hiljuti võimalus intervjueerida imeci täiustatud mustriprotsesside ja materjalide asepresidenti Steven Scheerit ning vaadata läbi valitud dokumendid, mida imec esitas.

Küsisin Steve'ilt, milline oli SPIE selle aasta üldine sõnum, ta ütles, et valmisolek High NA-ks on võtmetähtsusega. Ta tuvastas kolm peamist ökosüsteemi valdkonda:

Maskide ja eraldusvõime suurendamise tehnoloogia (RET) infrastruktuur.
Materjalid, fotoresist ja aluskihid.
Metroloogia

Säritustööriistad on samuti loomulikult võtmetähtsusega, kuid Steve ei räägi sellega. Autorid märgivad – ma kirjutan ka ASML-i SPIE esitlustest.

Maskid

Steve loetles maskiga seotud probleemid:

Maskeerige 3D-efekte, nagu fookuse nihe ja kontrasti kadu – kõrge NA on madala nurga säritus, mis muudab 3D-efektid suurema probleemiks.
Madala defektiga maskitoorikud ja maskid, mille karedus ja CD on väike
Suurema kontrastsuse võimaldamiseks ja maski 3D-efektide vähendamiseks on vaja madala n-tasemega maske.
Optilise läheduse korrigeerimise tehnikad.
Maski kirjutamine, multibeam.
Maski õmblemine – skannerivälja väiksem suurus nõuab, et stants oleks kokku õmmeldud.
4x üks suund, 8x teine suund nõuab õmbluste võimaldamiseks uut tüüpi maski kujundust.
Pelliiklid kõrgema allika energia saamiseks.

In "CNT pellicles: hiljutised optimeerimise ja särituse tulemused" Joost Bekaert jt uurisid süsiniku nanotoru pellicles (CNT).

ASML-i tegevuskavas on 600-vatised allikasüsteemid, praegused metallsilitsiidil põhinevad pelliklid on elujõulised vaid kuni ligikaudu 400 vatti. Pelliiklid peavad blokeerima osakesed, neil peab olema kõrge läbilaskvus, piisav mehaaniline tugevus, et neid saaks riputada umbes 110 x 140 mm suurusel alal, ja need peavad olema vastupidavad. CNT on näidanud kuni 98% edastust. EUV kiirgus on nii energiline, et loob vesinikplasma, mis söövib pelliikuli, mis viib lõpuks pelliikli mehaanilise terviklikkuse kaotuseni. imec on hinnanud söövituskiirusi ja pelliikuli stabiliseerimist.

Söövituskiirust saab hinnata ülekannet vaadates, kuna pellikulit söövitamise teel õheneb, siis ülekanne suureneb. Joonis fig 1 illustreerib erinevate tingimuste korral pelliikli ülekannet aja jooksul.

Joonis 1. Pelliikuli ülekanne versus kokkupuuteaeg.

ASML hindab pelliikulite ülekannet versus kokkupuuteaeg, kasutades võrguühenduseta plasmasärituse tööriista ja selles töös demonstreeris imec CNT pelliikliga kokkupuudet kuni 3,000 vahvliga (96 sureb 30 mJ/cm² ühe vahvli kohta) ja näitas korrelatsiooni skanneri tegelikul kokkupuutel saadud tulemuste vahel. ja need võrguühenduseta tööriistast.

Pelliikulites on algselt tootmisprotsessist tekkinud lenduvaid orgaanilisi lisandeid, mis neelavad EUV energiat kuni ära põlemiseni, vt rohelist ja lillat kõverat. Pellicle'i küpsetamine kõrgel temperatuuril "puhastab" pelliikli, põletades saasteained ära, mille tulemuseks on söövituskiiruse domineerivad ülekande muutused. Kahe sinise kõvera kalle on tingitud söövituskiirusest. Roheline kõver illustreerib "kaetud" pelliikulit, millel on madalam söövituskiirus, kuid kate vähendab edastamist ja ei pruugi ühilduda väga suure võimsusega.

Fotoresist

Steve, arutas seejärel fotoresist.

Fotoresisti jaoks on 24 nm kuni 20 nm samm suurepärane koht High NA sisestamiseks ja ülima eraldusvõimega 16 nm. Chemically Amplified Resist (CAR) toimib halvasti lainepikkusel alla 24 nm. Metal Oxide Resistid (MOR) näevad paljutõotavad kuni 17 nm või isegi 16 nm. Defektid on endiselt probleemiks. Doosid 24 nm sammul on 67 mJ/cm² MOR jaoks ja 77mJ/cm² CAR jaoks. MOR-il on mõned stabiilsusprobleemid ja mida väiksem on annus, seda reaktiivsem/vähem stabiilsem on resist. Need on väljakutsed, mitte esindused.

In "Vähendatud ladestatud aluskihid EUV litograafia jaoks" Gupta jt uurisid fotoresisti aluskihte. Kui sammu kahaneb, suureneb sama fotoresisti kihi kuvasuhe ja see võib viia mustri kokkuvarisemiseni. Aluskihi parem haardumine võib seda lahendada. Alternatiivina võib kuvasuhte haldamiseks kasutada õhemat fotoresisti, kuid see võib põhjustada söövitusprobleeme, välja arvatud juhul, kui kihi all on leitud kõrge söövitusselektiivsus.

imec leidis, et ladestunud aluskihtide pinnaenergiat saab parema adhesiooni saavutamiseks sobitada fotoresistiga. Parema söövitamise selektiivsuse tagamiseks saab kasutada ladestunud aluskihi tiheduse häälestamist.

In "Kuivale vastupanu mustrivalmidus kõrge NA EUV litograafia poole" Hyo Sean Suh jt, imec ja Lam uurisid Lami kuiva fotoresisti protsessi. N2+ ja A14 protsesside puhul on Metal 2 samm (M2P) eeldatavasti ~24nm 15nm tipust tipuni (T2T) ja seejärel A10 juures on M2P ~22nm <15nm T2T-ga.

Lami kuivresisti protsessi on illustreeritud joonisel 2.

Lam Dry Resist Protsess — Joonis 2. Lam Dry Photoresisti protsess

Leiti, et kokkupuutejärgne küpsetamine (PEB) soodustas tugevalt annuse vähendamist, kuid mõjutas sildu ja karedust. Arengu ja söövituse koosoptimeerimine vähendab sildu ja karedust ning näitas tugevat protsessiakent 24 nm sammuga L/S mustri jaoks.

In "Loogilise metalli skaleerimise teostatavus 0.55 NA EUV ühe mustriga" Dongbo Xu jt. kirjeldas hindamist selle kohta, mida High-NA (0.55NA) süsteem suudab ühe mustriga saavutada.

Nad jõudsid järeldusele, et 24 nm samm näib olevat saavutatav. 20 nm tundub horisontaalsuunas paljulubav, kuid vertikaalne suund vajab rohkem tööd. 18nm samm vajab lisatööd.

EUV on osutunud väga keeruliseks tehnoloogiaks joone kareduse ja stohhastiliste defektide vaatenurgast. Directed Self Assembly (DSA) on tehnoloogia, mis on olnud kasutusel juba pikka aega, kuid mis pole saanud palju haaret. DSA pälvib nüüd tähelepanu kui tehnikat, mis käsitleb EUV joone karedust ja stohhastilisi defekte.

In "EUV LITHOGRAPHY LINE RUUMIMUTRI PARANDAMINE PLOKKKOPOLÜÜMEERI SUUNATUD ISEMONTELE: kareduse ja defektide uuring," Julie Van Bel jt. leidis, et DSA kombineerimine EUV-ga on parem kui keelekümbluslitograafial põhinevad DSA protsessid, millel on väiksem joone laiuse karedus ja puuduvad dislokatsioonidefektid.

In "Stohhastika leevendamine EUV litograafias juhitud iseseisvuse abil" Lander Verstraete jt. uuriti DSA abil, et leevendada EUV töötlemise stohhastilisi defekte.

Imec-protsess rea/ruumi EUV defektide parandamiseks on näidatud joonisel 3.

Rearuumi korrigeerimine — Joonis 3. EUV joone/ruumi mustri parandamine DSA poolt.

Imec-protsess kontakti massiivide defektide kõrvaldamiseks on näidatud joonisel 4.

Võtke ühendust Retifitseerimisega — Joonis 4. EUV kontaktmustri parandamine DSA poolt.

EUV pluss DSA näeb 28 nm sammuga joonte/ruumide jaoks väga paljutõotav, kusjuures peamine defekt on sillad. 24 nm sammu juures on vaja parandada liiga palju sillavigu. Defektid on korrelatsioonis plokk-kopolümeeri koostise ja lõõmutamisajaga.

Kontaktmassiivide puhul parandab EUV + DSA kohaliku kriitilise mõõtme ühtlust (LCDU) ja mustri paigutuse viga ning võimaldab väiksemat annust.

Metroloogia

Kile paksuse vähenemisel muutuvad metroloogia signaali ja müra suhted probleemiks.

EUV-ga on defektiprotsessi aken, ühel pool on kalju, kus probleemiks saavad mustri purunemised ja teisel pool aknaid on kalju, kus probleemiks saavad mustritevahelised sillad.

Kui proovitakse uut sammu, on palju defekte, mis aja jooksul vähenevad.

Piisavalt suurt ala piisava tundlikkusega on raske mõõta. E-kiire kontroll on tundlik, kuid aeglane, optiline on kiire, kuid mitte tundlik. Uued 3D-protsessid, nagu CFET, toovad kaasa täiendavaid väljakutseid.

In "Kuivkindluse metroloogia valmisolek kõrge NA EUVL jaoks" Gian Francesco Lorusso jt uurivad väga õhukeste fotoresistide iseloomustamiseks aatomijõumikroskoopi (AFM), E Beam kontrolli ja CD SEM-i.

Lam kuiva fotoresisti protsessi kasutades näidati, et CD SEM on elujõuline kuni 5 nm paksuse fotoresistini. Kuna takistuse paksus vähenes joone kareduse suurenemise tõttu, vähenes silladefektide prinditavus, samas kui katkestusdefektid jäid samaks. Mustri kokkuvarisemist võis näha ainult paksemates kiledes. AFM-i mõõtmised näitasid, et kile paksus väheneb. E Beam näitas head defektide tabamist isegi väga asjalike filmide puhul.

In "3D-ajastu pooljuhtide metroloogia" J. Bogdanowicz jt uurivad 3D-struktuuride metroloogia väljakutseid.

3D-ajastul on Z-suunast saanud uus X/Y skaleerimine. Loogikaseadmete jaoks pakuvad CFET ja Semi damascene väljakutseid, mälus on 3D DRAM tuleviku väljakutse ja 3D-ühendused System Technology Co Optimization (STCO) jaoks on veel üks väljakutse.

Horisontaalse nanolehe ja CFET-i protsesside puhul on kriitilise tähtsusega külgmiste süvendite ja täidiste iseloomustamine ning jääkide ja muude defektide tuvastamine mitmekihilistes virnades. 3D-mälu suure kuvasuhte (HAR) puhul on kriitilise tähtsusega aukude/lõhestatud profiilide koostamine ja sarnane loogikaga maetud defektide ja jääkide tuvastamine mitmekihilistes filmides. STCO rakenduste puhul on võtmetähtsusega liimimisliideste terviklikkus ja joondamine.

Traditsioonilise pinnametroloogia puhul on tundlikkuse ja kiiruse vahel juba kompromiss, nüüd on kontrolli sügavus versus külgmine eraldusvõime oluline kompromiss. Joonisel 5 on kujutatud sondeerimissügavus versus külgmine eraldusvõime ja läbilaskevõime erinevate metroloogia tehnikate puhul.

Metroloogia maastik — Joonis 5. 3D-metroloogia maastik

Joonis 6 võtab kokku 3D-metroloogia praeguse valmisoleku erinevate vajaduste rahuldamiseks.

6 metroloogia väljakutset — Joonis 6. 3D-metroloogia väljakutsed

Jooniselt 6 on kõikehõlmava metroloogiaprogrammi saavutamiseks veel palju väljakutseid.

Järeldus

Kõrge NA EUV ajastu läheneb. Häid edusamme on tehtud pelliikulite, fotoresistide ja metroloogia vallas ning imec jätkab tööd kõigis kolmes valdkonnas edasise edu saavutamiseks.