SPIE 2023 – Imec Mempersiapkan EUV NA Tinggi - Semiwiki

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Konferensi Litografi Tingkat Lanjut SPIE diadakan pada bulan Februari. Saya baru-baru ini mendapat kesempatan untuk mewawancarai Steven Scheer, wakil presiden proses dan materi pembuatan pola lanjutan di imec dan meninjau makalah terpilih yang disajikan oleh imec.

Saya bertanya kepada Steve apa pesan menyeluruh di SPIE tahun ini, katanya kesiapan untuk NA Tinggi adalah kuncinya. Dia mengidentifikasi tiga area ekosistem utama:

Infrastruktur Mask and Resolution Enhancement Technology (RET).
Bahan, photoresist dan lapisan bawah.
Metrologi

Alat eksposur juga tentu saja penting, tetapi bukan itu yang dibicarakan Steve. Catatan penulis – Saya juga akan menulis tentang presentasi SPIE ASML.

masker

Steve melanjutkan untuk membuat daftar masalah terkait topeng:

Efek topeng 3d, seperti pergeseran fokus dan kehilangan kontras – NA tinggi adalah eksposur sudut rendah membuat efek 3D lebih menjadi masalah.
Mask blanko dengan cacat rendah dan mask dengan variabilitas kekasaran dan CD rendah
Topeng low-n diperlukan untuk mengaktifkan kontras yang lebih tinggi dan mengurangi efek topeng 3D.
Teknik Koreksi Kedekatan Optik.
Penulisan topeng, multibeam.
Jahitan topeng – ukuran yang lebih kecil dari bidang pemindai mengharuskan die dijahit menjadi satu.
4x satu arah, 8x arah lainnya membutuhkan jenis desain topeng baru untuk mengaktifkan penjahitan.
Pelikel untuk sumber energi yang lebih tinggi.

In “Pelikel CNT: Hasil pengoptimalan dan paparan terbaru,” Joost Bekaert et.al., menjelajahi pelikel Carbon Nanotube (CNT).

ASML memiliki sistem sumber 600 watt pada peta jalan mereka, pelikel saat ini berdasarkan silisida logam hanya dapat bertahan hingga sekitar 400 watt. Pelikel perlu memblokir partikel, memiliki transmisi tinggi, kekuatan mekanik yang cukup untuk digantung di area sekitar 110mm kali 140mm, dan tahan lama. CNT telah menunjukkan transmisi hingga 98%. Radiasi EUV sangat energik sehingga menciptakan plasma hidrogen yang mengetsa pelikel yang pada akhirnya menyebabkan hilangnya integritas mekanis pelikel. imec telah mengevaluasi laju etsa dan cara menstabilkan pelikel.

Laju etsa dapat dievaluasi dengan melihat transmisi, karena Pelikel menipis dengan etsa, transmisi meningkat. Gambar 1 mengilustrasikan transmisi dari waktu ke waktu dari subjek Pelikel ke berbagai kondisi.

ASML mengevaluasi transmisi pelikel versus waktu paparan menggunakan alat paparan plasma offline dan dalam pekerjaan ini, imec mendemonstrasikan paparan pelikel CNT hingga 3,000 wafer (96 mati pada 30 mJ/cm² per wafer), dan menunjukkan korelasi antara hasil yang diperoleh dari paparan pemindai aktual dan yang dari alat luring.

Pelikel awalnya memiliki pengotor organik yang mudah menguap dari proses pembuatan yang menyerap energi EUV hingga habis terbakar, lihat kurva hijau dan ungu. Memanggang pelikel pada suhu tinggi “memurnikan” pelikel dengan membakar kontaminan yang menghasilkan perubahan transmisi yang didominasi laju etsa. Kemiringan dua kurva biru disebabkan oleh laju etsa. Kurva hijau menggambarkan pelikel "terlapisi" yang menunjukkan tingkat etsa yang lebih rendah, namun lapisan tersebut mengurangi transmisi dan mungkin tidak kompatibel dengan tingkat daya yang sangat tinggi.

tahan foto

Steve, lalu membahas photoresist.

Untuk photoresist, pitch 24nm hingga 20nm adalah sweet spot untuk penyisipan NA Tinggi dengan pitch 16nm resolusi tertinggi. Resistansi Amplifikasi Kimiawi (CAR) memiliki kinerja yang buruk di bawah 24nm. Metal Oxide Resists (MOR) terlihat menjanjikan hingga 17nm atau bahkan 16nm. Kecacatan masih menjadi masalah. Dosis untuk pitch 24nm adalah 67mJ/cmXNUMX² untuk MOR dan 77mJ/cmXNUMX² untuk CAR. MOR memiliki beberapa masalah stabilitas dan semakin rendah dosis semakin reaktif / kurang stabil resistannya. Ini adalah tantangan, bukan penghenti.

In "Menurunkan lapisan bawah yang disimpan untuk litografi EUV," Gupta et.al., menjelajahi lapisan bawah photoresist. Saat pitch menyusut, untuk lapisan photoresist yang sama rasio aspek meningkat dan dapat menyebabkan keruntuhan pola. Adhesi lapisan bawah yang lebih baik dapat mengatasi hal ini. Bergantian, photoresist yang lebih tipis dapat digunakan untuk mengelola rasio aspek tetapi ini dapat menyebabkan masalah etsa kecuali selektivitas etsa yang tinggi di bawah lapisan dapat ditemukan.

imec menemukan bahwa energi permukaan lapisan bawah yang diendapkan dapat dicocokkan dengan photoresist untuk mencapai adhesi yang lebih baik. Penyesuaian densitas lapisan bawah yang diendapkan dapat digunakan untuk memberikan selektivitas etsa yang lebih baik.

In “Kesiapan Pola Tahan Kering Menuju Litografi NA EUV Tinggi,” Hyo Sean Suh et.al., dari imec dan Lam menjelajahi proses fotoresis kering Lam. Untuk proses N2+ dan A14 Metal 2 pitch (M2P) diharapkan ~24nm dengan 15nm tip-to-tip (T2T) dan kemudian pada A10 M2P akan menjadi ~22nm dengan <15nm T2T.

Proses Lam dry resist diilustrasikan pada Gambar 2.

Post Exposure Bake (PEB) ditemukan sangat mendorong pengurangan dosis tetapi mempengaruhi jembatan dan kekasaran. Mengoptimalkan pengembangan bersama dan mengetsa memitigasi jembatan dan kekasaran dan menunjukkan jendela proses yang kuat untuk pola 24nm pitch L/S.

In “Kelayakan penskalaan logam logika dengan pola tunggal 0.55NA EUV,” Dongbo Xu dkk. menjelaskan evaluasi tentang apa yang dapat dicapai oleh sistem High-NA (0.55NA) dengan pola tunggal.

Mereka menyimpulkan bahwa pitch 24nm terlihat dapat dicapai. 20nm terlihat menjanjikan dalam arah horizontal tetapi arah vertikal membutuhkan lebih banyak pekerjaan. Pitch 18nm membutuhkan pekerjaan tambahan.

EUV telah terbukti menjadi teknologi yang sangat menantang dari perspektif kekasaran Garis dan cacat stokastik. Directed Self Assembly (DSA) adalah teknologi yang sudah ada sejak lama tetapi belum mendapatkan banyak daya tarik. DSA sekarang mendapat perhatian sebagai teknik untuk mengatasi kekasaran garis dan cacat stokastik untuk EUV.

In “REKTIFIKASI POLA RUANG GARIS LITOGRAFI EUV MENGGUNAKAN BLOCK COPOLYMER DIRECTED SELF ASSEMBLY: Kajian kekasaran dan kecacatan,” Julie Van Bel dkk. menemukan bahwa menggabungkan DSA dengan EUV lebih unggul daripada proses DSA berdasarkan litografi Perendaman dengan kekasaran lebar garis rendah dan tidak ada cacat dislokasi.

In "Mengurangi Stokastik dalam Litografi EUV dengan Directed Self-Assembly," Lander Verstraete et.al. dieksplorasi menggunakan DSA untuk mengurangi cacat stokastik dalam pemrosesan EUV.

Proses imec untuk memperbaiki cacat garis/ruang EUV diilustrasikan pada gambar 3.

Perbaikan Ruang Garis — Gambar 3. Rektifikasi Pola Garis/Ruang EUV oleh DSA.

Proses imec untuk memperbaiki cacat pada array kontak diilustrasikan pada gambar 4.

Retifikasi Kontak — Gambar 4. Perbaikan Pola Kontak EUV oleh DSA.

EUV plus DSA terlihat sangat menjanjikan untuk garis/ruang pada pitch 28nm dengan cacat utama berupa jembatan. Pada perbaikan lapangan 24nm diperlukan dengan terlalu banyak cacat jembatan. Cacat berkorelasi dengan formulasi kopolimer blok dan waktu anil.

Untuk rangkaian kontak, EUV + DSA meningkatkan Keseragaman Dimensi Kritis Lokal (LCDU) dan Kesalahan Penempatan Pola dan memungkinkan dosis yang lebih rendah.

Metrologi

Karena ketebalan film berkurang, sinyal metrologi terhadap rasio kebisingan menjadi masalah.

Dengan EUV terdapat jendela proses defektivitas, di satu sisi terdapat tebing di mana pecahnya pola menjadi masalah dan di sisi lain jendela terdapat tebing di mana jembatan antar pola menjadi masalah.

Saat pitch baru dicoba, ada banyak cacat yang menurun seiring waktu.

Sulit untuk mengukur area yang cukup luas dengan sensitivitas yang memadai. Inspeksi sinar E sensitif tetapi lambat, optik cepat tetapi tidak sensitif. Proses 3D baru seperti CFET menghadirkan tantangan tambahan.

In “Kesiapan Metrologi Tahan Kering untuk NA EUVL Tinggi,” Gian Francesco Lorusso et.al, menyelidiki Atomic Force Microscope (AFM), pemeriksaan E Beam dan CD SEM untuk karakterisasi fotoresis yang sangat tipis.

Menggunakan proses fotoresis kering Lam < CD SEM terbukti layak hingga fotoresis setebal 5nm. Karena ketebalan penahan menurun, kekasaran garis meningkat, kemampuan cetak cacat jembatan menurun sementara cacat putus tetap sama. Keruntuhan pola hanya terlihat pada film yang lebih tebal. Pengukuran AFM menunjukkan ketebalan film menurun. E Beam menunjukkan tangkapan cacat yang bagus bahkan untuk film yang sangat penting.

In "Metrologi semikonduktor untuk era 3D," J. Bogdanowicz et.al., mengeksplorasi tantangan metrologi pada struktur 3D.

Di era 3D, arah Z telah menjadi penskalaan X/Y baru. Untuk perangkat logika, CFET dan Semi damascene menghadirkan tantangan, dalam memori DRAM 3D merupakan tantangan masa depan, dan interkoneksi 3D untuk System Technology Co Optimization (STCO) merupakan tantangan lainnya.

Untuk proses Horizontal Nanosheet dan CFET reses lateral dan karakterisasi isi serta mendeteksi residu dan cacat lainnya dalam tumpukan multilayer akan menjadi sangat penting. Dalam Memori 3D, profil lubang/split dengan rasio aspek tinggi (HAR) dan mirip dengan logika yang mendeteksi cacat yang terkubur dan residu dalam film berlapis-lapis akan sangat penting. Untuk aplikasi STCO, integritas antarmuka dan penyelarasan ikatan akan menjadi kuncinya.

Untuk metrologi permukaan tradisional sudah ada trade off antara sensitivitas dan kecepatan, sekarang kedalaman inspeksi versus resolusi lateral adalah trade off utama. Gambar 5 menyajikan kedalaman probing versus resolusi lateral dan throughput untuk berbagai teknik metrologi.

Gambar 6 merangkum kesiapan metrologi 3D saat ini untuk memenuhi berbagai kebutuhan.

6 Tantangan Metrologi — Gambar 6. Tantangan Metrologi 3D

Dari gambar 6 masih banyak tantangan yang harus diatasi untuk mencapai program metrologi yang komprehensif.

Kesimpulan

Era High NA EUV semakin dekat. Ada kemajuan bagus yang dibuat dalam pelikel, fotoresis, dan metrologi dan imec terus bekerja di ketiga area untuk kemajuan lebih lanjut.