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

Conferința SPIE Advanced Lithography a avut loc în februarie. Recent, am avut ocazia să-l intervievez pe Steven Scheer, vicepreședinte al procesului de modelare avansată și al materialelor la imec și să revizuiesc lucrările selectate pe care le-a prezentat imec.

L-am întrebat pe Steve care a fost mesajul general la SPIE anul acesta, el a spus că pregătirea pentru High NA este esențială. El a identificat trei zone cheie ale ecosistemului:

1. Infrastructura tehnologiei de îmbunătățire a măștilor și rezoluției (RET).
2. Materiale, fotorezist și straturile de bază.
3. Metrologie

Instrumentele de expunere sunt, desigur, cheie, dar nu asta vorbește Steve. Nota autorilor – voi face și un articol despre prezentările SPIE ale ASML.

Măști

Steve a continuat să enumere problemele legate de măști:

• Mască efecte 3d, cum ar fi deplasarea focalizării și pierderea contrastului – NA ridicată este o expunere cu unghi redus, ceea ce face ca efectele 3D să devină mai mult o problemă.
• Măști semifabricate cu defectivitate scăzută și măști cu variabilitate scăzută a rugozității și CD
• Măștile low-n sunt necesare pentru a permite un contrast mai mare și pentru a reduce efectele 3D ale măștii.
• Tehnici de corecție optică de proximitate.
• Scriere cu mască, fascicul multiplu.
• Cusătura măști – dimensiunea mai mică a câmpului scanerului necesită ca matrița să fie cusată împreună.
• 4x într-o direcție, 8x în altă direcție necesită un nou tip de design de mască pentru a permite cusăturile.
• Pelicule pentru o sursă de energie mai mare.

In „Pelicule CNT: rezultate recente de optimizare și expunere”, Joost Bekaert și colab., au explorat peliculele de nanotuburi de carbon (CNT).

ASML are sisteme sursă de 600 de wați pe foaia lor de parcurs, peliculele actuale pe bază de siliciu metalic sunt viabile doar până la aproximativ 400 de wați. Peliculele trebuie să blocheze particulele, să aibă o transmisie ridicată, o rezistență mecanică suficientă pentru a fi suspendate pe o suprafață de aproximativ 110 mm pe 140 mm și să fie durabile. CNT a prezentat până la 98% transmisie. Radiația EUV este atât de energetică încât creează o plasmă de hidrogen care gravează pelicula, ducând în cele din urmă la pierderea integrității mecanice a peliculei. imec a evaluat ratele de gravare și modul de stabilizare a peliculei.

Ratele de gravare pot fi evaluate uitându-se la transmisie, deoarece Pelicula este subțiată prin gravare, transmisia crește. Figura 1 ilustrează transmiterea în timp a unui peliculă supus diferitelor condiții.

ASML evaluează transmisia peliculei în raport cu timpul de expunere utilizând un instrument offline de expunere cu plasmă și, în această lucrare, imec a demonstrat expunerea la peliculă CNT până la 3,000 de napolitane (96 mor la 30 mJ/cm² per plachetă) și a arătat corelația dintre rezultatele obținute din expunerea reală a scanerului. și cele din instrumentul offline.

Peliculele au inițial impurități organice volatile din procesul de fabricație care absorb energia EUV până când se ard, văd curbele verde și violet. Coacerea peliculei la temperaturi ridicate „purifică” peliculă prin arderea contaminanților, ceea ce duce la schimbări de transmisie dominate de rata de gravare. Panta celor două curbe albastre se datorează vitezei de gravare. Curba verde ilustrează o peliculă „acoperită” care prezintă o rată de gravare mai mică, totuși acoperirea reduce transmisia și poate să nu fie compatibilă cu niveluri foarte mari de putere.

Fotorezistent

Steve, apoi a discutat despre fotorezist.

Pentru fotorezist, un pas de 24 nm până la 20 nm este un punct favorabil pentru inserarea NA înaltă, cu un pas de 16 nm la rezoluția maximă. Rezistența amplificată chimic (CAR) are performanțe slabe sub 24 nm. Metal Oxide Resists (MOR) arată promițător până la 17nm sau chiar 16nm. Defectul este încă o problemă. Dozele la pentru un pas de 24 nm sunt de 67 mJ/cm² pentru MOR și 77mJ/cm² pentru CAR. MOR are unele probleme de stabilitate și cu cât doza este mai mică, cu atât rezistența este mai reactivă/mai puțin stabilă. Acestea sunt provocări, nu spectacole.

In „Strături de bază depuse la scară redusă pentru litografie EUV”, Gupta și colab., au explorat straturile de bază de fotorezist. Pe măsură ce pasul este micșorat, pentru același strat fotorezistent, raportul de aspect crește și poate duce la prăbușirea modelului. Aderența îmbunătățită a stratului inferior poate rezolva acest lucru. Alternativ, un fotorezistent mai subțire poate fi utilizat pentru a gestiona raportul de aspect, dar acest lucru poate duce la probleme de gravare, cu excepția cazului în care poate fi găsită o selectivitate mare de gravare sub strat.

imec a descoperit că energia de suprafață a straturilor de bază depuse poate fi corelată cu fotorezistul pentru a obține aderențe îmbunătățite. Reglarea densității stratului de bază depus poate fi utilizată pentru a asigura o selectivitate îmbunătățită a gravării.

In „Pregătirea modelului de rezistență uscată către litografie EUV cu NA înaltă”, Hyo Sean Suh și colab., de la imec și Lam au explorat procesul fotorezistent uscat al lui Lam. Pentru procesele N2+ și A14, pitch-ul Metal 2 (M2P) este de așteptat să fie de ~24nm cu 15nm vârf la vârf (T2T), iar apoi la A10 M2P va fi de ~22nm cu <15nm T2T.

Procesul de rezistență uscată Lam este ilustrat în figura 2.

S-a constatat că Post-Exposure Bake (PEB) conduce puternic reducerea dozei, dar a afectat punțile și rugozitatea. Co-optimizarea dezvoltării și gravarea atenuează punțile și rugozitatea și a arătat o fereastră de proces robustă pentru modelarea L/S cu pas de 24 nm.

In „Fezabilitate scalare logică a metalelor cu modelare unică 0.55NA EUV”, Dongbo Xu și colab. a descris o evaluare a ceea ce sistemul High-NA (0.55NA) poate realiza cu un singur model.

Ei au ajuns la concluzia că pasul de 24 nm pare realizabil. 20nm arată promițător în direcția orizontală, dar direcția verticală necesită mai multă muncă. Pasul de 18 nm necesită lucrări suplimentare.

EUV s-a dovedit a fi o tehnologie foarte provocatoare din perspectiva rugozității liniei și a defectelor stocastice. Directed Self Assembly (DSA) este o tehnologie care există de mult timp, dar nu a câștigat prea multă tracțiune. DSA atrage acum atenția ca tehnică de abordare a rugozității liniei și a defectelor stocastice pentru EUV.

In „RECTIFICAREA MODELULUI DE SPAȚIU DE LITografie EUV UTILIZAREA AUTOMONTAJULUI DIRIJAT DE BLOC COPOLIMER: Un studiu de rugozitate și defectivitate,” Julie Van Bel și colab. a constatat că combinarea DSA cu EUV este superioară proceselor DSA bazate pe litografie prin imersiune cu rugozitate mai mică a liniilor și fără defecte de dislocare.

In „Atenuarea stocasticii în litografia EUV prin auto-asamblare direcționată”, Lander Verstraete et.al. explorat folosind DSA pentru a atenua defectele stocastice în procesarea EUV.

Procesul imec de rectificare a defectelor EUV de linie/spațiu este ilustrat în figura 3.

Procesul imec de rectificare a defectelor din rețelele de contact este ilustrat în figura 4.

EUV plus DSA arată foarte promițător pentru linie/spații la un pas de 28 nm, defectul principal fiind podurile. La un pas de 24 nm este necesară îmbunătățirea cu prea multe defecte de punte. Defectele se corelează cu formularea copolimerului bloc și timpul de recoacere.

Pentru rețelele de contact, EUV + DSA îmbunătățește uniformitatea dimensiunii critice locale (LCDU) și eroarea de plasare a modelului și permite o doză mai mică.

Metrologie

Pe măsură ce grosimile filmului sunt reduse, raporturile semnal/zgomot metrologie devin o problemă.

Cu EUV există o fereastră a procesului de defectivitate, pe o parte există o stâncă în care rupțiile în model devin o problemă, iar pe cealaltă parte a ferestrelor există o stâncă în care punțile dintre modele devin o problemă.

Când se încearcă un nou lansare, există o mulțime de defecte care sunt eliminate în timp.

Este greu de măsurat o zonă suficient de mare cu o sensibilitate suficientă. Inspecția fasciculului E este sensibilă, dar lentă, optica este rapidă, dar nu sensibilă. Noile procese 3D precum CFET introduc provocări suplimentare.

In „Pregătirea pentru metrologie cu rezistență uscată pentru EUVL NA ridicat”, Gian Francesco Lorusso et.al, investighează microscopul de forță atomică (AFM), inspecția cu fascicul E și CD SEM pentru caracterizarea fotorezistenților foarte subțiri.

Folosind procesul Lam dry photorezist, s-a demonstrat că SEM CD este viabil până la 5 nm fotorezist. Pe măsură ce grosimea rezistenței a scăzut, rugozitatea liniei a crescut, imprimabilitatea defectelor de punte a scăzut, în timp ce defectele de rupere au rămas aceleași. Colapsul modelului a fost văzut doar în filme mai groase. Măsurătorile AFM au indicat că grosimea filmului scade. E Beam a arătat o surprindere bună a defectelor chiar și pentru filmele cu lucruri.

In „Metrologia semiconductorilor pentru era 3D”, J. Bogdanowicz et.al., explorează provocările metrologiei asupra structurilor 3D.

În era 3D, direcția Z a devenit noua scalare X/Y. Pentru dispozitivele logice, CFET și Semi damaschin prezintă provocări, în memorie 3D DRAM este o provocare de viitor, iar interconexiunile 3D pentru System Technology Co Optimization (STCO) reprezintă o altă provocare.

Pentru procesele orizontale Nanosheet și CFET, caracterizarea adânciturii laterale și a umpluturii și detectarea reziduurilor și a altor defecte în stivele multistrat vor fi critice. În memoria 3D, cu raportul de aspect ridicat (HAR), profilarea orificiilor/divizării și similară cu logica detectarea defectelor îngropate și a reziduurilor în filmele cu mai multe straturi va fi esențială. Pentru aplicațiile STCO, integritatea interfețelor de legare și alinierea vor fi esențiale.

Pentru metrologia tradițională de suprafață există deja un compromis între sensibilitate și viteză, acum adâncimea de inspecție versus rezoluția laterală este un compromis cheie. Figura 5 prezintă adâncimea de sondare față de rezoluția laterală și debitul pentru diferite tehnici de metrologie.

Figura 6 rezumă pregătirea actuală a metrologiei 3D pentru a răspunde diferitelor nevoi.

Din figura 6, există încă o mulțime de provocări de depășit pentru a realiza un program cuprinzător de metrologie.

Concluzie

Epoca High NA EUV se apropie. Se fac progrese bune în pelicule, fotoreziste și metrologie, iar imec continuă să lucreze în toate cele trei domenii pentru progrese suplimentare.

Citeste si:

TSMC a cheltuit mult mai mulți bani pe 300 mm decât credeți

Conferința SPIE Advanced Lithography 2023 – Anunț AMAT Sculpta®

IEDM 2023 – Materiale 2D – Intel și TSMC

IEDM 2022 – Celulă Imec 4 Track

Distribuie această postare prin:

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Mintând viitorul cu Adryenn Ashley. Accesați Aici.
• Cumpărați și vindeți acțiuni în companii PRE-IPO cu PREIPO®. Accesați Aici.
• Sursa: https://semiwiki.com/lithography/329278-spie-2023-imec-preparing-for-high-na-euv/