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

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

SPIE Advanced Lithography Conference pidettiin helmikuussa. Minulla oli äskettäin tilaisuus haastatella Steven Scheeria, Imecin kehittyneiden kuviointiprosessien ja -materiaalien varatoimitusjohtajaa, ja käydä läpi valitut imecin esittämät paperit.

Kysyin Steveltä, mikä oli SPIE:n yleisviesti tänä vuonna, hän sanoi, että valmius High NA:han on avainasemassa. Hän tunnisti kolme keskeistä ekosysteemialuetta:

Mask and Resolution Enhancement Technology (RET) -infrastruktuuri.
Materiaalit, fotoresist ja aluskerrokset.
metrologian

Valotustyökalut ovat tietysti myös tärkeitä, mutta Steve ei puhu siitä. Tekijät huomauttavat – kirjoitan myös ASML:n SPIE-esityksistä.

Maskit

Steve jatkoi luetteloimaan maskeihin liittyviä ongelmia:

Peitä 3D-tehosteet, kuten tarkennuksen siirtyminen ja kontrastin menetys – High NA on matalakulmainen valotus, mikä tekee 3D-tehosteista enemmän ongelmallista.
Vähävaurioiset maskiaihiot ja maskit, joiden karheus ja CD vaihtelevat vähän
Matala-n-maskeja tarvitaan suuremman kontrastin mahdollistamiseksi ja maskin 3D-tehosteiden vähentämiseksi.
Optisen läheisyyden korjaustekniikat.
Maskin kirjoitus, monisäde.
Maskin ompeleminen – skannerikentän pienempi koko edellyttää, että meisti on ommeltu yhteen.
4x yhteen suuntaan, 8x toiseen suuntaan vaatii uudenlaisen maskin ompelun mahdollistamiseksi.
Pellekkeitä korkeamman lähteen energiaa varten.

In "CNT-pellikkelit: Viimeaikaiset optimointi- ja valotustulokset" Joost Bekaert et.al. tutki hiilinanoputkipellikkeleitä (CNT).

ASML:n etenemissuunnitelmassa on 600 watin lähdejärjestelmät, nykyiset metallisilikiin perustuvat pellikelit ovat elinkelpoisia vain noin 400 wattiin asti. Partikkelien on estettävä hiukkaset, niillä on oltava korkea läpäisykyky, riittävä mekaaninen lujuus, jotta ne voidaan ripustaa noin 110 x 140 mm:n alueelle, ja niiden on oltava kestäviä. CNT on osoittanut jopa 98 % lähetyksestä. EUV-säteily on niin energistä, että se muodostaa vetyplasman, joka syövyttää kalvon ja johtaa lopulta kalvon mekaanisen eheyden menetykseen. imec on arvioinut etsausnopeuksia ja kuinka pellikkelit stabiloidaan.

Syövytysnopeudet voidaan arvioida tarkastelemalla lähetystä, koska pellicle ohenee etsauksella, lähetys lisääntyy. Kuvio 1 havainnollistaa pellikkelin siirtymistä ajan kuluessa erilaisissa olosuhteissa.

Pellekkelivaihteisto — Kuva 1. Pellekkelin läpäisy vs. altistusaika.

ASML arvioi kalvon välittymistä verrattuna altistusaikaan käyttämällä offline-plasmaaltistustyökalua, ja tässä työssä imec osoitti CNT-pellikkeleille altistumisen jopa 3,000 96 kiekolle (30 kuolaa nopeudella XNUMX mJ/cm² kiekkoa kohti) ja osoitti korrelaation skannerin todellisesta altistumisesta saatujen tulosten välillä. ja ne offline-työkalusta.

Pellikeleissä on alun perin haihtuvia orgaanisia epäpuhtauksia valmistusprosessista, jotka imevät EUV-energiaa, kunnes ne palavat, katso vihreät ja violetit käyrät. Pellikelin paistaminen korkeissa lämpötiloissa "puhdistaa" kalvon polttamalla pois epäpuhtaudet, mikä johtaa etsausnopeuden hallitsemiin siirtomuutoksiin. Kahden sinisen käyrän kaltevuus johtuu etsausnopeudesta. Vihreä käyrä havainnollistaa "päällystettyä" kalvoa, jonka etsausnopeus on pienempi, mutta pinnoite vähentää lähetystä eikä välttämättä ole yhteensopiva erittäin suurten tehotasojen kanssa.

Fotoresist

Steve keskusteli sitten fotoresististä.

Fotoresistille 24 nm - 20 nm jako on hyvä paikka High NA -lisäykselle, jossa 16 nm:n väli on paras resoluutio. Chemically Amplified Resist (CAR) suorituskyky on huono alle 24 nm. Metal Oxide Resistit (MOR) näyttävät lupaavilta 17 nm tai jopa 16 nm asti. Vika on edelleen ongelma. Annokset 24 nm:n sävelkorkeudella ovat 67 mJ/cm² MOR:lle ja 77mJ/cm² CAR:lle. MOR:lla on joitain vakavuusongelmia ja mitä pienempi annos, sitä reaktiivisempi/vähemmän stabiili vastus on. Nämä ovat haasteita, eivät esittelyjä.

In "Supistettu kerrostettu aluskerros EUV-litografiaa varten" Gupta et.al. tutki fotoresistin aluskerroksia. Kun jako kutistuu, saman fotoresistikerroksen kuvasuhde kasvaa ja voi johtaa kuvion romahtamiseen. Parannettu aluskerroksen tarttuvuus voi korjata tämän. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää ohuempaa fotoresistiä kuvasuhteen hallintaan, mutta tämä voi johtaa etsausongelmiin, ellei kerroksen alla ole suurta etsausselektiivisyyttä.

imec havaitsi, että kerrostuneiden aluskerrosten pintaenergia voidaan sovittaa fotoresistin kanssa paremman tarttuvuuden saavuttamiseksi. Saostetun aluskerroksen tiheyden viritystä voidaan käyttää parantamaan etsausselektiivisyyttä.

In "Dry Resist Patterning Readiness Towards High NA EUV Lithography" Hyo Sean Suh et.al., imecistä ja Lamista, tutkivat Lamin kuivaa fotoresistiprosessia. N2+- ja A14-prosesseissa Metal 2 -välin (M2P) odotetaan olevan ~24nm 15nm kärjestä kärkeen (T2T) ja sitten A10:ssä M2P on ~22nm <15nm T2T:llä.

Lam-kuivasestoprosessi on kuvattu kuvassa 2.

Lam Dry Resist -prosessi — Kuva 2. Lam Dry Photoresist -prosessi

Post Exposure Baken (PEB) havaittiin vähentävän voimakkaasti annosta, mutta se vaikutti siltoihin ja karheuteen. Kehityksen ja etsauksen yhteisoptimointi vähentää siltoja ja epätasaisuuksia ja osoitti vankan prosessiikkunan 24 nm:n pitch L/S -kuviointiin.

In "Loogisen metallin skaalauksen toteutettavuus 0.55 NA EUV:n yksittäiskuviolla" Dongbo Xu et.al. kuvasi arvioinnin siitä, mitä High-NA (0.55NA) -järjestelmä voi saavuttaa yhdellä kuvioinnilla.

He päättelivät, että 24 nm:n sävelkorkeus näyttää saavutettavissa olevalta. 20nm näyttää lupaavalta vaakasuunnassa, mutta pystysuunta vaatii enemmän työtä. 18nm:n sävelkorkeus vaatii lisätyötä.

EUV on osoittautunut erittäin haastavaksi tekniikaksi linjan karheuden ja stokastisten vikojen näkökulmasta. Directed Self Assembly (DSA) on tekniikka, joka on ollut olemassa jo pitkään, mutta joka ei ole saanut paljon vetoa. DSA saa nyt huomiota tekniikana, jolla voidaan korjata EUV:n linjan epätasaisuus ja stokastiset viat.

In "EUV LITHOGRAPHY LINE AVARUUKUVION OIKEUS KÄYTTÄMÄLLÄ BLOKKIKOPOLYMEERI OHJETTUA ITSEKOKOAMISTA: Karheus- ja viallisuustutkimus," Julie Van Bel et ai. havaitsivat, että DSA:n yhdistäminen EUV:n kanssa on parempi kuin upotuslitografiaan perustuvia DSA-prosesseja pienemmällä viivanleveyden karkeudella ja ilman dislokaatiovirheitä.

In "Stokastisten lieventäminen EUV:n litografiassa ohjatun itsekokoonpanon avulla" Lander Verstraete et.al. tutkittiin DSA:n avulla EUV-käsittelyn stokastisten virheiden lieventämiseksi.

Imec-prosessi rivi/avaruus EUV-virheiden korjaamiseksi on kuvattu kuvassa 3.

Linjatilan korjaus — Kuva 3. EUV Line/Space Pattern Rectification by DSA.

Imec-prosessi kosketinryhmien vikojen korjaamiseksi on kuvattu kuvassa 4.

Ota yhteyttä Retificationiin — Kuva 4. EUV-kontaktikuvion korjaus DSA:n toimesta.

EUV plus DSA näyttää erittäin lupaavalta linjalle/tiloihin 28 nm:n etäisyydellä, ja pääasiallinen vika on sillat. 24 nm:n sävelkorkeudella parannusta tarvitaan liian monien siltavirheiden vuoksi. Viat korreloivat lohkokopolymeeriformulaation ja hehkutusajan kanssa.

Koskettimille EUV + DSA parantaa paikallista kriittisen ulottuvuuden yhtenäisyyttä (LCDU) ja kuvion sijoitusvirhettä ja mahdollistaa pienemmän annoksen.

metrologian

Kalvonpaksuuksien pienentyessä metrologiset signaali-kohinasuhteet tulevat ongelmaksi.

EUV:ssä on vikaprosessi-ikkuna, toisella puolella on kallio, jossa kuvion katkeaminen tulee ongelmaksi ja ikkunoiden toisella puolella on kallio, jossa kuvioiden väliset sillat muodostuvat ongelmaksi.

Kun uutta sävelkorkeutta yritetään, on paljon vikoja, jotka vähenevät ajan myötä.

On vaikea mitata riittävän suurta aluetta riittävällä herkkyydellä. E-säteen tarkastus on herkkä, mutta hidas, optinen on nopea, mutta ei herkkä. Uudet 3D-prosessit, kuten CFET, tuovat lisähaasteita.

In "Dry Resist Metrology Readiness for High NA EUVL" Gian Francesco Lorusso et.al, tutkivat atomivoimamikroskooppia (AFM), E Beam -tarkastusta ja CD SEM:ää erittäin ohuiden fotoresistien karakterisoimiseksi.

Käytettäessä Lam-kuivavaloresistiprosessia < CD SEM:n osoitettiin olevan käyttökelpoinen 5 nm:n paksuuteen asti. Resistin paksuuden pienentyessä linjan karheus lisääntyi, siltavirheiden painettavuus heikkeni, kun taas murtumisvirheet pysyivät ennallaan. Kuvion romahtaminen nähtiin vain paksummissa kalvoissa. AFM-mittaukset osoittivat kalvon paksuuden pienenevän. E Beam osoitti hyvää virheiden taltiointia jopa erittäin elokuvissa.

In "Puolijohdemetrologia 3D-aikakaudelle" J. Bogdanowicz et.al. tutkivat metrologian haasteita 3D-rakenteissa.

3D-aikakaudella Z-suunnasta on tullut uusi X/Y-skaalaus. Logiikkalaitteille CFET ja Semi damascene ovat haasteita, muistissa 3D DRAM on tulevaisuuden haaste, ja 3D-yhdyskytkennät System Technology Co Optimization (STCO) -sovelluksessa ovat toinen haaste.

Horizontal Nanosheet- ja CFET-prosesseissa sivusyvennysten ja täytteiden karakterisointi sekä jäämien ja muiden vikojen havaitseminen monikerroksisissa pinoissa on kriittistä. 3D-muistissa korkean kuvasuhteen (HAR) reikä/jako-profilointi ja logiikan kaltainen hautautuneiden vikojen ja jäänteiden havaitseminen monikerroksisissa kalvoissa on kriittistä. STCO-sovelluksissa liitosrajapintojen eheys ja kohdistus on avainasemassa.

Perinteisessä pintametrologiassa herkkyyden ja nopeuden välillä on jo kompromissi, mutta nyt tarkastussyvyys vs. sivuttaisresoluutio on keskeinen kompromissi. Kuvassa 5 on esitetty mittaussyvyys vs. lateraalinen erottelukyky ja erilaisten metrologisten tekniikoiden suorituskyky.

Metrologinen maisema — Kuva 5. 3D-metrologiamaisema

Kuvassa 6 on yhteenveto 3D-metrologian nykyisestä valmiudesta vastata erilaisiin tarpeisiin.

6 metrologian haastetta — Kuva 6. 3D-metrologian haasteet

Kuvasta 6 on vielä paljon haasteita voitettavana kattavan metrologian ohjelman saavuttamiseksi.

Yhteenveto

High NA EUV:n aikakausi lähestyy. Pellikeleissä, fotoresisteissa ja metrologiassa on edistytty hyvin, ja imec jatkaa työtä kaikilla kolmella alueella edistyksen saavuttamiseksi.