SPIE 2023 – imec Forbereder for High-NA EUV – Semiwiki

SPIE Advanced Lithography Conference ble holdt i februar. Jeg hadde nylig muligheten til å intervjue Steven Scheer, visepresident for avansert mønsterprosess og materialer hos imec og gjennomgå utvalgte artikler som imec presenterte.

Jeg spurte Steve hva det overordnede budskapet var hos SPIE i år, han sa at beredskap for High NA er nøkkelen. Han identifiserte tre sentrale økosystemområder:

1. Mask and Resolution Enhancement Technology (RET) infrastruktur.
2. Materialer, fotoresist og underlag.
3. Justervesenet

Eksponeringsverktøyene er selvfølgelig også nøkkelen, men det er ikke det Steve snakker med. Forfatterens merknad – jeg skal også skrive om ASMLs SPIE-presentasjoner.

masker

Steve fortsatte med å liste opp maskerelaterte problemer:

• Mask 3D-effekter, som fokusskift og kontrasttap – Høy NA er en eksponering med lav vinkel som gjør 3D-effekter mer av et problem.
• Maskeemner med lav defekt og masker med lav variasjon i ruhet og CD
• Low-n-masker er nødvendig for å aktivere høyere kontrast og redusere 3D-maskeeffekter.
• Teknikker for optisk nærhetskorreksjon.
• Maskeskrift, multistråle.
• Maskesøm – den mindre størrelsen på skannerfeltet krever at formen sys sammen.
• 4x én retning, 8x annen retning krever en ny type maskedesign for å muliggjøre søm.
• Pellikler for høyere energikilde.

In "CNT-pellicles: nylige optimaliserings- og eksponeringsresultater," Joost Bekaert et.al., utforsket Carbon Nanotube pellicles (CNT).

ASML har 600-watts kildesystemer på veikartet, nåværende pellikler basert på metallsilisid er bare levedyktige opp til ca. 400 watt. Pellikler må blokkere partikler, ha høy transmisjon, tilstrekkelig mekanisk styrke til å bli suspendert over et område på omtrent 110 mm x 140 mm og være holdbare. CNT har vist opptil 98 % overføring. EUV-stråling er så energisk at den skaper et hydrogenplasma som etser pellikkelen som til slutt fører til pellikkeltap av mekanisk integritet. imec har evaluert etsehastigheter og hvordan man kan stabilisere pelliklen.

Etsehastigheter kan evalueres ved å se på overføring, ettersom Pellicle tynnes ved etsing, øker overføringen. Figur 1 illustrerer overføringen over tid av en Pellicle underlagt forskjellige forhold.

ASML evaluerer pellikkeloverføring versus eksponeringstid ved å bruke et offline plasmaeksponeringsverktøy, og i dette arbeidet demonstrerte imec CNT pellikkeleksponering opptil 3,000 wafere (96 dør ved 30 mJ/cm² per wafer), og viste korrelasjon mellom resultatene oppnådd fra faktisk skannereksponering og de fra offline-verktøyet.

Pellicles har i utgangspunktet flyktige organiske urenheter fra produksjonsprosessen som absorberer EUV-energi til de brenner av, se de grønne og lilla kurvene. Baking av Pellicle ved høye temperaturer "renser" Pellicle ved å brenne av forurensningene, noe som resulterer i etsehastighetsdominerte overføringsendringer. Helningen til de to blå kurvene skyldes etsehastigheten. Den grønne kurven illustrerer en "belagt" pellikkel som viser en lavere etsehastighet, men belegget reduserer transmisjonen og er kanskje ikke kompatibel med svært høye effektnivåer.

fotoresist

Steve diskuterte deretter fotoresist.

For fotoresist er en 24 nm til 20 nm pitch et godt sted for høy NA-innsetting med 16 nm pitch den ultimate oppløsningen. Chemically Amplified Resist (CAR) har dårlig ytelse under 24nm. Metal Oxide Resists (MOR) ser lovende ut ned til 17nm eller til og med 16nm. Defekt er fortsatt et problem. Doser for en 24nm pitch er 67mJ/cm² for MOR og 77mJ/cm² for BIL. MOR har noen stabilitetsproblemer og jo lavere dose desto mer reaktiv/mindre stabil er resisten. Dette er utfordringer, ikke showstoppere.

In "Skalert ned avsatte underlag for EUV-litografi," Gupta et al., utforsket fotoresistunderlag. Når tonehøyden krympes, øker sideforholdet for det samme fotoresistlaget og kan føre til mønsterkollaps. Forbedret underlagshefte kan løse dette. Alternativt kan en tynnere fotoresist brukes til å håndtere sideforhold, men dette kan føre til etseproblemer med mindre en høy etseselektivitet under laget kan bli funnet.

imec fant at overflateenergien til avsatte underlag kan tilpasses til fotoresisten for å oppnå forbedrede adhesjoner. Densitetsjustering av det avsatte underlaget kan benyttes for å gi forbedret etseselektivitet.

In "Tørrresist-mønsterberedskap mot høy NA EUV-litografi," Hyo Sean Suh et al., fra imec og Lam utforsket Lams tørre fotoresistprosess. For N2+- og A14-prosesser forventes Metal 2-pitch (M2P) å være ~24nm med 15nm tip-to-tip (T2T) og deretter ved A10 vil M2P være ~22nm med <15nm T2T.

Lam dry resist-prosessen er illustrert i figur 2.

Post Exposure Bake (PEB) ble funnet å sterkt drive dosereduksjon, men påvirket broer og ruhet. Samoptimering av utvikling og etsing reduserer broer og ruhet og viste et robust prosessvindu for 24nm pitch L/S-mønster.

In "Mullighet av logisk metallskalering med 0.55NA EUV enkeltmønster," Dongbo Xu et.al. beskrev en evaluering av hva High-NA (0.55NA) system kan oppnå med enkeltmønster.

De konkluderte med at 24nm pitch ser oppnåelig ut. 20nm ser lovende ut i horisontal retning, men den vertikale retningen trenger mer arbeid. 18nm pitch trenger ekstra arbeid.

EUV har vist seg å være en svært utfordrende teknologi fra et linjeruhet og stokastisk defektperspektiv. Directed Self Assembly (DSA) er en teknologi som har eksistert lenge, men som ikke har fått mye gjennomslag. DSA får nå oppmerksomhet som en teknikk for å håndtere linjeruhet og stokastiske defekter for EUV.

In "EUV-LITOGRAFI LINJERROMMØNSTERRETTIGERING VED BRUKE BLOKKKOPOLYMER-DIREKTERT SELVMONTERING: En ruhets- og defektstudie," Julie Van Bel et.al. fant ut at kombinasjon av DSA med EUV er overlegen DSA-prosesser basert på nedsenkingslitografi med lavere linjebredde og ingen dislokasjonsdefekter.

In "Begrensende stokastikk i EUV-litografi ved regissert selvmontering," Lander Verstraete et.al. utforsket ved å bruke DSA for å redusere stokastiske defekter i EUV-prosessering.

Imec-prosessen for å rette opp linje/rom EUV-defekter er illustrert i figur 3.

Imec-prosessen for å rette opp defekter i kontaktarrayer er illustrert i figur 4.

EUV pluss DSA ser veldig lovende ut for linje/mellomrom ved en 28nm pitch, med den primære defekten som broer. Ved en 24nm pitch er forbedring nødvendig med for mange brodefekter. Defekter korrelerer med blokkkopolymerformuleringen og glødetiden.

For kontaktmatriser forbedrer EUV + DSA Local Critical Dimension Uniformity (LCDU) og Pattern Placement Error og muliggjør en lavere dose.

Justervesenet

Ettersom filmtykkelsen reduseres, blir forholdet mellom målesignal og støy et problem.

Med EUV er det et defekt prosessvindu, på den ene siden er det en klippe hvor brudd i mønsteret blir et problem og på den andre siden av vinduene er det en klippe hvor broer mellom mønstre blir et problem.

Når en ny tonehøyde blir forsøkt er det mange defekter som blir drevet ned over tid.

Det er vanskelig å måle et stort nok område med tilstrekkelig følsomhet. E-stråleinspeksjon er følsom, men sakte, optisk er rask, men ikke følsom. Nye 3D-prosesser som CFET introduserer ytterligere utfordringer.

In "Dry Resist Metrology Readiness for High NA EUVL," Gian Francesco Lorusso et.al, undersøker Atomic Force Microscope (AFM), E Beam inspeksjon og CD SEM for karakterisering av svært tynne fotoresists.

Ved å bruke Lam tørr fotoresist-prosessen< CD SEM ble vist å være levedyktig ned til 5nm tykk fotoresist. Ettersom resisttykkelsen reduserte linjeruheten økte, ble trykkbarheten til brodefekter redusert mens bruddfeilene forble den samme. Mønsterkollaps ble bare sett i tykkere filmer. AFM-målinger indikerte at filmtykkelsen minker. E Beam viste god fangst av defekter selv for filmer.

In "Halvledermetrologi for 3D-æraen," J. Bogdanowicz et al., utforsker utfordringene med metrologi på 3D-strukturer.

I 3D-tiden har Z-retningen blitt den nye X/Y-skaleringen. For logiske enheter byr CFET og Semi damascene på utfordringer, i minnet er 3D DRAM en fremtidig utfordring, og 3D-sammenkoblinger for System Technology Co Optimization (STCO) er en annen utfordring.

For horisontale nanosheet- og CFET-prosesser vil lateral fordypning og fyllkarakterisering og påvisning av rester og andre defekter i flerlagsstabler være kritisk. I 3D-minne vil høy aspektforhold (HAR) hull/delt profilering og lignende logikk påvisning av nedgravde defekter og rester i filmer med flere lag være kritisk. For STCO-applikasjoner vil integritet av bindingsgrensesnitt og justering være nøkkelen.

For tradisjonell overflatemetrologi er det allerede en avveining mellom følsomhet og hastighet, nå er inspeksjonsdybde kontra lateral oppløsning en viktig avveining. Figur 5 viser sonderingsdybden versus lateral oppløsning og gjennomstrømning for ulike metrologiske teknikker.

Figur 6 oppsummerer den nåværende beredskapen til 3D-metrologi for å møte ulike behov.

Fra figur 6 er det fortsatt mange utfordringer å overvinne for å oppnå et omfattende metrologiprogram.

konklusjonen

Tiden med høy NA EUV nærmer seg. Det er gode fremskritt innen pellicles, fotoresists og metrologi, og imec fortsetter å jobbe på alle tre områdene for videre fremgang.

Les også:

TSMC har brukt mye mer penger på 300mm enn du tror

SPIE Advanced Lithography Conference 2023 – AMAT Sculpta®-kunngjøring

IEDM 2023 – 2D-materialer – Intel og TSMC

IEDM 2022 – Imec 4 Track Cell

Del dette innlegget via:

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tilgang her.
• Kjøp og selg aksjer i PRE-IPO-selskaper med PREIPO®. Tilgang her.
• kilde: https://semiwiki.com/lithography/329278-spie-2023-imec-preparing-for-high-na-euv/