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

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

کنفرانس لیتوگرافی پیشرفته SPIE در ماه فوریه برگزار شد. من اخیراً این فرصت را داشتم که با استیون شیر، معاون فرآیند الگوسازی پیشرفته و مواد در imec مصاحبه کنم و مقالات منتخبی را که imec ارائه کرده بود، بررسی کنم.

از استیو پرسیدم که پیام فراگیر امسال در SPIE چه بود، او گفت که آمادگی برای High NA کلیدی است. او سه حوزه اصلی اکوسیستم را شناسایی کرد:

زیرساخت فناوری تقویت ماسک و وضوح (RET).
مواد، مقاوم در برابر نور و لایه های زیرین.
اندازه گیری

ابزارهای نوردهی نیز البته کلیدی هستند، اما این چیزی نیست که استیو با آن صحبت می کند. توجه نویسندگان - من در مورد ارائه های SPIE ASML نیز مطلبی را انجام خواهم داد.

ماسک

استیو در ادامه موارد مربوط به ماسک را فهرست کرد:

جلوه‌های سه‌بعدی را ماسک کنید، مانند تغییر فوکوس و کاهش کنتراست - NA بالا یک نوردهی با زاویه کم است که جلوه‌های سه بعدی را بیشتر مشکل‌ساز می‌کند.
ماسک های خالی و ماسک هایی با نقص کم با تنوع کم در زبری و CD
ماسک های Low-n برای فعال کردن کنتراست بالاتر و کاهش جلوه های سه بعدی ماسک مورد نیاز هستند.
تکنیک های تصحیح مجاورت نوری
نوشتن ماسک، چند پرتو.
دوخت ماسک - اندازه کوچکتر میدان اسکنر مستلزم دوختن قالب به هم است.
4x یک جهت، 8x جهت دیگر نیاز به نوع جدیدی از طراحی ماسک برای فعال کردن دوخت دارد.
پوسته برای انرژی با منبع بالاتر.

In "پلیکول های CNT: نتایج اخیر بهینه سازی و قرار گرفتن در معرض،" Joost Bekaert و همکاران، گرانول های نانولوله کربنی (CNT) را بررسی کردند.

ASML دارای سیستم های منبع 600 واتی در نقشه راه خود است، گلوله های فعلی مبتنی بر سیلیسید فلزی تنها تا حدود 400 وات قابل دوام هستند. پلیکول ها باید ذرات را مسدود کنند، انتقال بالایی داشته باشند، استحکام مکانیکی کافی داشته باشند تا در یک منطقه تقریباً 110 میلی متر در 140 میلی متر معلق شوند و بادوام باشند. CNT تا 98 درصد انتقال را نشان داده است. تابش EUV آنقدر پرانرژی است که یک پلاسمای هیدروژنی ایجاد می‌کند که در نهایت باعث از بین رفتن یکپارچگی مکانیکی پوسته می‌شود. imec در حال ارزیابی نرخ اچ و چگونگی تثبیت ریزدانه است.

نرخ اچ را می توان با نگاه کردن به انتقال ارزیابی کرد، چون Pellicle با اچ نازک می شود، انتقال افزایش می یابد. شکل 1 انتقال در طول زمان یک Pellicle را تحت شرایط مختلف نشان می دهد.

ASML با استفاده از یک ابزار قرار گرفتن در معرض پلاسما آفلاین، انتقال پلیکول را در مقابل زمان قرار گرفتن ارزیابی می‌کند و در این کار، imec قرار گرفتن در معرض CNT را تا 3,000 ویفر (96 دای در 30 mJ/cm² در هر ویفر) نشان داد و بین نتایج به‌دست‌آمده از قرار گرفتن در معرض اسکنر واقعی همبستگی نشان داد. و آنهایی که از ابزار آفلاین هستند.

پلیکول ها در ابتدا دارای ناخالصی های آلی فرار از فرآیند تولید هستند که انرژی EUV را جذب می کنند تا زمانی که بسوزند، منحنی های سبز و بنفش را ببینید. پختن Pellicle در دماهای بالا با سوزاندن آلاینده‌ها باعث "تصفیه" پلیکل می‌شود که منجر به تغییرات انتقال تحت تأثیر نرخ اچ می‌شود. شیب دو منحنی آبی به دلیل نرخ اچ است. منحنی سبز یک لایه "پوشش‌دار" را نشان می‌دهد که نرخ اچ پایین‌تری را نشان می‌دهد، با این حال پوشش انتقال را کاهش می‌دهد و ممکن است با سطوح بسیار پرقدرت سازگار نباشد.

مقاوم در برابر نور

استیو، سپس در مورد مقاومت نوری بحث کرد.

برای مقاومت نوری، گام 24 نانومتری تا 20 نانومتری نقطه شیرینی برای درج NA بالا با گام 16 نانومتری با وضوح نهایی است. مقاومت شیمیایی تقویت شده (CAR) عملکرد ضعیفی در زیر 24 نانومتر دارد. مقاومت اکسید فلز (MOR) تا 17 نانومتر یا حتی 16 نانومتر امیدوارکننده به نظر می رسد. نقص هنوز یک مسئله است. دوز برای یک گام 24 نانومتری 67 mJ/cm است² برای MOR و 77mJ/cm² برای ماشین MOR دارای برخی مشکلات پایداری است و هر چه دوز کمتر باشد، مقاومت واکنش‌پذیرتر/پایدارتر است. اینها چالش هستند، نه نمایش دهنده.

In لایه های زیرین رسوب شده برای لیتوگرافی EUV کاهش یافته است. گوپتا و همکاران، لایه های زیرین مقاوم به نور را بررسی کردند. با کاهش گام، برای همان لایه مقاوم به نور، نسبت تصویر افزایش می‌یابد و می‌تواند منجر به فروپاشی الگو شود. بهبود چسبندگی لایه زیرین می تواند این مشکل را برطرف کند. متناوباً می‌توان از مقاومت نوری نازک‌تری برای مدیریت نسبت تصویر استفاده کرد، اما این می‌تواند منجر به مشکلات اچ شود، مگر اینکه انتخاب‌پذیری اچ بالایی در زیر لایه پیدا شود.

imec دریافت که انرژی سطح لایه‌های زیرین رسوب‌شده را می‌توان با مقاومت نوری برای دستیابی به چسبندگی‌های بهبود یافته مطابقت داد. تنظیم چگالی لایه زیرین رسوب‌شده می‌تواند برای ارائه بهبود انتخاب اچ مورد استفاده قرار گیرد.

In "آمادگی الگوی مقاومت خشک به سمت لیتوگرافی NA EUV بالا" Hyo Sean Suh و همکاران، از imec و Lam، فرآیند مقاوم به نور خشک لام را بررسی کردند. برای فرآیندهای N2+ و A14 انتظار می‌رود که گام Metal 2 (M2P) 24 نانومتر با 15 نانومتر نوک به نوک (T2T) باشد و سپس در A10 M2P 22 نانومتر با کمتر از 15 نانومتر T2T باشد.

فرآیند مقاومت خشک Lam در شکل 2 نشان داده شده است.

نشان داده شد که Bake Post Exposure (PEB) به شدت باعث کاهش دوز می شود اما بر پل ها و زبری تأثیر می گذارد. بهینه‌سازی توسعه و اچ پل‌ها و ناهمواری‌ها را کاهش می‌دهد و یک پنجره فرآیند قوی برای الگوبرداری L/S با گام 24 نانومتری نشان می‌دهد.

In "امکان مقیاس بندی فلز منطقی با الگوی واحد 0.55NA EUV" دانگبو خو و همکاران ارزیابی از آنچه که سیستم High-NA (0.55NA) می‌تواند با الگوبرداری منفرد به دست آورد را توصیف کرد.

آنها به این نتیجه رسیدند که به نظر می رسد گام 24 نانومتری قابل دستیابی است. 20 نانومتر در جهت افقی امیدوارکننده به نظر می رسد اما جهت عمودی به کار بیشتری نیاز دارد. زمین 18 نانومتری نیاز به کار اضافی دارد.

EUV ثابت کرده است که یک فناوری بسیار چالش برانگیز از منظر زبری خط و نقص تصادفی است. خود مونتاژ مستقیم (DSA) یک فناوری است که برای مدت طولانی وجود داشته است اما کشش زیادی پیدا نکرده است. DSA اکنون به عنوان تکنیکی برای رسیدگی به زبری خط و نقص های تصادفی برای EUV مورد توجه قرار گرفته است.

In اصلاح الگوی فضایی خط لیتوگرافی EUV با استفاده از خود مونتاژی جهت‌دار کوپلیمر بلوک: مطالعه زبری و نقص، جولی ون بل و همکاران دریافتند که ترکیب DSA با EUV نسبت به فرآیندهای DSA مبتنی بر لیتوگرافی غوطه‌وری با زبری عرض خط پایین‌تر و بدون نقص دررفتگی برتری دارد.

In "کاهش تصادفات در لیتوگرافی EUV توسط خودآرایی هدایت شده،" Lander Verstraete و همکاران با استفاده از DSA برای کاهش نقص‌های تصادفی در پردازش EUV مورد بررسی قرار گرفت.

فرآیند imec برای اصلاح عیوب خط/فضای EUV در شکل 3 نشان داده شده است.

اصلاح فضای خط — شکل 3. تصحیح الگوی خط/فضایی EUV توسط DSA.

فرآیند imec برای اصلاح عیوب در آرایه های تماسی در شکل 4 نشان داده شده است.

تماس با Retification — شکل 4. اصلاح الگوی تماس EUV توسط DSA.

EUV plus DSA برای خطوط/فضاها در گام 28 نانومتری بسیار امیدوارکننده به نظر می رسد که نقص اصلی آن پل ها است. در یک گام 24 نانومتری، با نقص‌های بیش از حد پل، بهبودی لازم است. عیوب با فرمولاسیون بلوک کوپلیمر و زمان آنیل مرتبط است.

برای آرایه های تماس EUV + DSA یکنواختی ابعاد بحرانی محلی (LCDU) و خطای قرار دادن الگو را بهبود می بخشد و دوز کمتری را فعال می کند.

اندازه گیری

با کاهش ضخامت فیلم، نسبت سیگنال به نویز یک مشکل تبدیل می شود.

با EUV یک پنجره فرآیند نقص وجود دارد، در یک طرف صخره ای وجود دارد که شکستگی در الگوی مشکل ایجاد می شود و در طرف دیگر پنجره ها یک صخره وجود دارد که در آن پل های بین الگوها مشکل ساز می شود.

هنگامی که یک زمین جدید تلاش می شود، نقص های زیادی وجود دارد که به مرور زمان از بین می روند.

اندازه گیری یک منطقه به اندازه کافی بزرگ با حساسیت کافی دشوار است. بازرسی پرتو E حساس است اما کند است، نوری سریع است اما حساس نیست. فرآیندهای سه بعدی جدید مانند CFET چالش های بیشتری را معرفی می کند.

In "آمادگی اندازه‌شناسی مقاومت خشک برای NA EUVL بالا،" جیان فرانچسکو لوروسو و همکاران، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، بازرسی پرتو E و CD SEM را برای شناسایی فتوریست های بسیار نازک بررسی کردند.

با استفاده از فرآیند مقاوم در برابر نور خشک Lam< CD SEM نشان داده شد که تا 5 نانومتر مقاوم به نور مقاوم است. با کاهش ضخامت مقاومت، زبری خط افزایش یافت، قابلیت چاپ عیوب پل کاهش یافت در حالی که عیوب شکست یکسان باقی ماندند. فروپاشی الگو فقط در فیلم های ضخیم تر دیده می شد. اندازه گیری AFM نشان داد که ضخامت فیلم کاهش می یابد. E Beam حتی برای فیلم‌های خیلی چیزها، عیوب را به خوبی نشان می‌دهد.

In "مترولوژی نیمه هادی برای عصر سه بعدی" J. Bogdanowicz و همکاران، چالش‌های اندازه‌شناسی در ساختارهای سه بعدی را بررسی می‌کنند.

در عصر سه بعدی، جهت Z به مقیاس جدید X/Y تبدیل شده است. برای دستگاه‌های منطقی، CFET و Semi damascene چالش‌هایی را ایجاد می‌کنند، در حافظه DRAM سه بعدی یک چالش آینده است و اتصالات سه بعدی برای بهینه‌سازی شرکت فناوری سیستم (STCO) چالش دیگری است.

برای فرآیندهای نانوصفحه افقی و CFET، مشخصه یابی فرورفتگی و پرکردگی جانبی و تشخیص باقیمانده ها و سایر عیوب در پشته های چند لایه حیاتی خواهد بود. در حافظه سه بعدی نسبت تصویر بالا (HAR) حفره/پروفیل شکافته و مشابه تشخیص منطقی عیوب و باقیمانده های مدفون در فیلم های چند لایه حیاتی خواهد بود. برای کاربردهای STCO، یکپارچگی رابط‌های پیوند و تراز کلیدی خواهد بود.

برای اندازه‌شناسی سطح سنتی، در حال حاضر یک مبادله بین حساسیت و سرعت وجود دارد، اکنون عمق بازرسی در مقابل وضوح جانبی یک معامله کلیدی است. شکل 5 عمق کاوشگری در مقابل وضوح جانبی و توان عملیاتی را برای تکنیک های مختلف اندازه گیری نشان می دهد.

چشم انداز مترولوژی — شکل 5. چشم انداز اندازه شناسی سه بعدی

شکل 6 آمادگی فعلی اندازه شناسی سه بعدی را برای رفع نیازهای مختلف خلاصه می کند.

6 چالش های اندازه گیری — شکل 6. چالش های اندازه گیری سه بعدی

از شکل 6 هنوز چالش های زیادی برای دستیابی به یک برنامه جامع اندازه گیری وجود دارد.

نتیجه

دوران High NA EUV نزدیک است. پیشرفت‌های خوبی در زمینه‌های پیلیکول‌ها، مقاوم‌کننده‌های نوری و اندازه‌شناسی در حال انجام است و imec برای پیشرفت بیشتر در هر سه حوزه به کار خود ادامه می‌دهد.