SPIE 2023 – imec Felkészülés a High-NA EUV-re – Semiwiki

Februárban került megrendezésre a SPIE Advanced Lithography Conference. Nemrég lehetőségem volt interjút készíteni Steven Scheerrel, az imec fejlett mintázási folyamataiért és anyagokért felelős alelnökével, és áttekintettem az imec által bemutatott kiválasztott dokumentumokat.

Megkérdeztem Steve-et, hogy mi volt az idei SPIE átfogó üzenete, és azt mondta, hogy a High NA-ra való felkészültség kulcsfontosságú. Három kulcsfontosságú ökoszisztéma-területet azonosított:

1. Mask and Resolution Enhancement Technology (RET) infrastruktúra.
2. Anyagok, fotoreziszt és alátétek.
3. Mérésügyi

Természetesen az expozíciós eszközök is kulcsfontosságúak, de Steve nem erről beszél. A szerzők megjegyzése – az ASML SPIE prezentációiról is írok majd.

maszkok

Steve a maszkokkal kapcsolatos problémákat sorolta fel:

• A 3D effektusok maszkolása, mint például a fókusz eltolása és a kontrasztvesztés – A magas NA alacsony szögű expozíció, így a 3D effektusok nagyobb problémát jelentenek.
• Alacsony hibás maszk nyersdarabok és maszkok, amelyek érdessége és CD-je alacsony
• Alacsony n-értékû maszkokra van szükség a nagyobb kontraszt eléréséhez és a maszk 3D hatásainak csökkentéséhez.
• Optikai közelségkorrekciós technikák.
• Maszkírás, többsugaras.
• Maszkvarrás – a szkennermező kisebb mérete miatt össze kell varrni a szerszámot.
• 4x egy irányban, 8x másik irányban új típusú maszk kialakítást igényel, hogy lehetővé tegye a varrást.
• Pellicles a magasabb energiaforrásért.

In „CNT pellicles: Legutóbbi optimalizálás és expozíciós eredmények” Joost Bekaert és munkatársai a Carbon Nanotube pellices (CNT) feltárását végezték.

Az ASML ütemtervében 600 wattos forrásrendszerek szerepelnek, a jelenlegi fém-szilicid alapú pellikák csak körülbelül 400 wattig életképesek. A szemcséknek meg kell akadályozniuk a részecskéket, nagy áteresztőképességgel kell rendelkezniük, elegendő mechanikai szilárdsággal kell rendelkezniük ahhoz, hogy körülbelül 110 x 140 mm-es területen felfüggesszék őket, és tartósnak kell lenniük. A CNT 98%-os átvitelt mutatott. Az EUV sugárzás olyan energikus, hogy hidrogénplazmát hoz létre, amely bemarja a pellikulust, ami végül a pelikula mechanikai integritásának elvesztéséhez vezet. Az imec értékelte a maratási sebességet és a pellicule stabilizálásának módját.

A maratási sebességet az átvitel alapján lehet kiértékelni, mivel a pellicle vékonyodik a maratással, az átvitel növekszik. Az 1. ábra szemlélteti a pellice időbeli átvitelét különböző feltételek mellett.

Az ASML egy offline plazmaexpozíciós eszköz segítségével értékeli a pelikula transzmisszióját az expozíciós idő függvényében, és ebben a munkában az imec legfeljebb 3,000 ostyát mutatott ki CNT-szemcsék expozíciójával (96 hal meg ostyánként 30 mJ/cm²-nél), és korrelációt mutatott ki a tényleges szkenner expozícióból kapott eredmények között. és az offline eszközből származókat.

A pellikák kezdetben a gyártási folyamatból származó illékony szerves szennyeződéseket tartalmaznak, amelyek elnyelik az EUV energiát, amíg le nem égnek, lásd a zöld és lila görbéket. A pellice magas hőmérsékleten történő sütése „megtisztítja” a pellicletet azáltal, hogy elégeti a szennyeződéseket, ami a maratási sebesség által dominált átviteli változásokat eredményez. A két kék görbe meredeksége a marási sebességnek köszönhető. A zöld görbe egy „bevonatos” pellicust ábrázol, amely alacsonyabb marási sebességet mutat, azonban a bevonat csökkenti az átvitelt, és előfordulhat, hogy nem kompatibilis a nagyon nagy teljesítményszintekkel.

Fotoreziszt

Steve, majd a fotorezisztről beszélt.

Fotorezisztens esetén a 24 nm és 20 nm közötti osztás kiváló hely a High NA beillesztéshez, a 16 nm-es osztás a legnagyobb felbontással. A Chemically Amplified Resist (CAR) teljesítménye gyenge 24 nm alatt. A fémoxid-ellenállók (MOR) 17 nm-ig vagy akár 16 nm-ig ígéretesnek tűnnek. A hiányosság továbbra is probléma. A dózisok 24 nm-es hangmagasságnál 67 mJ/cm² MOR-hoz és 77mJ/cm² a CAR számára. A MOR-nak vannak stabilitási problémái, és minél kisebb a dózis, annál reaktívabb/kevésbé stabil az ellenállás. Ezek kihívások, nem pedig megaláztatások.

In "Csökkentett lerakott alátétek az EUV litográfiához" Gupta és munkatársai a fotoreziszt alsó rétegeket vizsgálták. Ahogy a lépésköz zsugorodik, ugyanazon fotoreziszt réteg esetében a képarány növekszik, és a minta összeomlásához vezethet. Az alsó réteg jobb tapadása megoldhatja ezt. Alternatív megoldásként vékonyabb fotoreziszt is használható a képarány kezelésére, de ez maratási problémákhoz vezethet, hacsak nem találunk magas marási szelektivitást a réteg alatt.

Az imec azt találta, hogy a lerakódott alsó rétegek felületi energiája a fotoreziszthez igazítható a jobb tapadás elérése érdekében. A lerakott alsó réteg sűrűségének beállításával javítható a maratási szelektivitás.

In „Dry Resist Patterning Readiness Towards High NA EUV Lithography” Hyo Sean Suh és munkatársai, az imec és Lam munkatársai a Lam száraz fotoreziszt eljárását vizsgálták. N2+ és A14 folyamatok esetén a Metal 2 pitch (M2P) várhatóan ~24nm 15nm-es csúcstól-csúcsig (T2T), majd A10-nél az M2P ~22nm <15nm T2T-vel.

A Lam száraz ellenállási eljárást a 2. ábra szemlélteti.

Azt találták, hogy a Post Exposure Bake (PEB) erőteljesen csökkenti a dózist, de hatással volt a hidakra és az érdességre. A fejlesztés és a maratással együtt történő optimalizálása csökkenti a hidak és az érdesség kialakulását, és robusztus folyamatablakot mutatott a 24 nm-es L/S mintázathoz.

In „A logikai fémskálázás megvalósíthatósága 0.55 NA EUV egyetlen mintázattal” Dongbo Xu et.al. leírta annak értékelését, hogy a High-NA (0.55NA) rendszer mit tud elérni egyetlen mintázattal.

Arra a következtetésre jutottak, hogy a 24 nm-es hangmagasság elérhetőnek tűnik. A 20 nm vízszintes irányban ígéretesnek tűnik, de a függőleges irányban több munkára van szükség. A 18 nm-es hangmagasság további munkát igényel.

Az EUV igen nagy kihívást jelentő technológiának bizonyult a vonal egyenetlensége és a sztochasztikus hibák szempontjából. A Directed Self Assembly (DSA) egy olyan technológia, amely már régóta létezik, de nem kapott túl nagy tapadást. A DSA most figyelmet kap az EUV vonalegyenetlenségének és sztochasztikus hibáinak kezelésére szolgáló technika.

In „EUV LITHOGRAPHY LINE TÉRMINTÁZAT KIJAVÍTÁSA BLOKKKOPOLIMER IRÁNYÍTOTT ÖNSZERELÉS HASZNÁLATÁVAL: Érdesség- és hibatanulmány” Julie Van Bel et.al. azt találta, hogy a DSA és az EUV kombinálása jobb, mint az immerziós litográfián alapuló DSA-eljárások, alacsonyabb vonalszélességű érdességgel és diszlokációs hibák nélkül.

In „A sztochasztika enyhítése az EUV litográfiában irányított öngyűlés által” Lander Verstraete et.al. DSA segítségével vizsgálták az EUV feldolgozás sztochasztikus hibáinak enyhítésére.

A vonal/tér EUV hibák kijavítására szolgáló imec folyamatot a 3. ábra szemlélteti.

Az érintkezőtömbök hibáinak kijavítására szolgáló imec folyamatot a 4. ábra szemlélteti.

Az EUV plus DSA nagyon ígéretesnek tűnik a 28 nm-es osztásközökben, ahol az elsődleges hiba a hidak. 24 nm-en túl sok hídhibával javítani kell. A hibák korrelálnak a blokk-kopolimer összetételével és a lágyítási idővel.

Az EUV + DSA érintkezőtömböknél javítja a helyi kritikus dimenziók egységességét (LCDU) és a mintaelhelyezési hibát, és alacsonyabb dózist tesz lehetővé.

Mérésügyi

A filmvastagság csökkenésével a metrológiai jel/zaj arány problémát jelent.

Az EUV-nél van egy hibafolyamat ablak, az egyik oldalon van egy szikla, ahol a mintatörések problémát jelentenek, az ablakok másik oldalán pedig egy szikla, ahol a minták közötti hidak jelentenek problémát.

Amikor új pályát próbálnak létrehozni, sok olyan hiba lép fel, amelyek idővel csökkennek.

Elég nagy területet nehéz kellő érzékenységgel mérni. Az E sugárvizsgálat érzékeny, de lassú, az optikai gyors, de nem érzékeny. Az új 3D-s eljárások, mint például a CFET, további kihívásokat vet fel.

In „Dry Resist Metrology Readiness for High NA EUVL” Gian Francesco Lorusso és munkatársai az Atomic Force Mikroszkópot (AFM), az E Beam vizsgálatot és a CD SEM-et vizsgálják nagyon vékony fotorezisztek jellemzésére.

A Lam száraz fotoreziszt eljárást használva a CD SEM életképesnek bizonyult egészen 5 nm vastag fotorezisztig. Az ellenállás vastagságának csökkenésével a vonal érdessége nőtt, a hídhibák nyomtathatósága csökkent, míg a töréshibák változatlanok maradtak. A minta összeomlása csak vastagabb filmeknél volt látható. Az AFM mérések a filmvastagság csökkenését mutatták. Az E Beam még nagyon filmeknél is jól rögzítette a hibákat.

In "Félvezető metrológia a 3D-s korszakban" J. Bogdanowicz és munkatársai a metrológia kihívásait tárják fel 3D struktúrákon.

A 3D-s korszakban a Z irány az új X/Y skálázás lett. A logikai eszközök számára a CFET és a Semi damascene kihívást jelent, a memóriában a 3D DRAM a jövő kihívása, és a System Technology Co Optimization (STCO) 3D összekapcsolása egy másik kihívás.

A Horizontal Nanosheet és a CFET folyamatok esetében kritikus fontosságú lesz az oldalsó bemélyedés és a kitöltés jellemzése, valamint a maradékok és egyéb hibák kimutatása a többrétegű kötegekben. A 3D memóriában a nagy képarányú (HAR) lyuk/hasított profilozás és a többrétegű filmek eltemetett hibák és maradványok logikájához hasonló detektálása kritikus fontosságú lesz. Az STCO-alkalmazások esetében a kötési interfészek integritása és az igazítás kulcsfontosságú lesz.

A hagyományos felszíni metrológia esetében már létezik kompromisszum az érzékenység és a sebesség között, most pedig a vizsgálati mélység az oldalirányú felbontással szemben kulcsfontosságú kompromisszum. Az 5. ábra a szondázási mélységet mutatja az oldalirányú felbontás és az áteresztőképesség függvényében különböző metrológiai technikák esetén.

A 6. ábra összefoglalja a 3D metrológia jelenlegi felkészültségét a különféle igények kielégítésére.

A 6. ábrán látható, hogy egy átfogó metrológiai program megvalósításához még sok kihívást kell leküzdeni.

Következtetés

Közeledik a High NA EUV korszaka. Jó előrelépés történt a pelletek, a fotorezisztek és a metrológia terén, és az imec mindhárom területen tovább dolgozik a további fejlődés érdekében.

Is Read:

A TSMC sokkal több pénzt költött a 300 mm-re, mint gondolná

SPIE Advanced Lithography Conference 2023 – AMAT Sculpta® bejelentés

IEDM 2023 – 2D anyagok – Intel és TSMC

IEDM 2022 – Imec 4 sávos cella

Oszd meg ezt a bejegyzést ezen keresztül:

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
• Részvények vásárlása és eladása PRE-IPO társaságokban a PREIPO® segítségével. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://semiwiki.com/lithography/329278-spie-2023-imec-preparing-for-high-na-euv/