SPIE 2023 – Imec готовится к EUV с высокой NA - Semiwiki

Переиздано Платоном

Читают: 0

Конференция SPIE Advanced Lithography прошла в феврале. Недавно у меня была возможность взять интервью у Стивена Шеера, вице-президента по передовым технологиям и материалам компании imec, и ознакомиться с некоторыми документами, представленными imec.

Я спросил Стива, каково главное послание SPIE в этом году. Он сказал, что ключевым моментом является готовность к High NA. Он выделил три ключевых области экосистемы:

Инфраструктура технологии улучшения маски и разрешения (RET).
Материалы, фоторезисты и подслои.
метрология

Инструменты экспонирования также, конечно, важны, но Стив говорит не об этом. Примечание автора: я также буду писать о презентациях ASML SPIE.

Маски

Далее Стив перечислил проблемы, связанные с маской:

Маскируйте 3D-эффекты, такие как смещение фокуса и потеря контраста. Высокая числовая апертура — это экспозиция под малым углом, что делает 3D-эффекты более проблематичными.
Заготовки масок с низкой дефектностью и маски с низкой изменчивостью шероховатости и CD
Маски с низким n необходимы для повышения контрастности и уменьшения 3D-эффектов маски.
Методы оптической коррекции приближения.
Маска пишущая, многолучевая.
Сшивание маски — меньший размер поля сканирования требует, чтобы штамп был сшит вместе.
4x в одном направлении, 8x в другом направлении требует нового типа конструкции маски, позволяющей сшивать.
Пленки для более высокого источника энергии.

In «Пелликулы УНТ: недавние результаты оптимизации и воздействия», Joost Bekaert и др. исследовали пленки углеродных нанотрубок (CNT).

У ASML есть 600-ваттные системы источников в их дорожной карте, современные пленки на основе силицида металла жизнеспособны только примерно до 400 Вт. Пелликулы должны блокировать частицы, иметь высокую пропускную способность, достаточную механическую прочность, чтобы быть подвешенными на площади примерно 110 мм на 140 мм, и быть долговечными. CNT показал до 98% передачи. EUV-излучение настолько энергично, что создает водородную плазму, которая травит пленку, что в конечном итоге приводит к потере механической целостности пленки. imec оценивает скорость травления и способы стабилизации пленки.

Скорость травления можно оценить, глядя на пропускание, так как пленка истончается при травлении, пропускание увеличивается. Рисунок 1 иллюстрирует передачу Pellicle во времени при различных условиях.

пленочная передача — Рисунок 1. Пропускание пленки в зависимости от времени воздействия.

ASML оценивает передачу пленки в зависимости от времени воздействия с использованием автономного инструмента воздействия плазмы, и в этой работе imec продемонстрировала воздействие пленки УНТ на до 3,000 пластин (96 штампов при 30 мДж/см² на пластину) и показала корреляцию между результатами, полученными при фактическом воздействии сканера. и из автономного инструмента.

Пелликулы изначально содержат летучие органические примеси из производственного процесса, которые поглощают энергию EUV до тех пор, пока не сгорят, см. зеленую и фиолетовую кривые. Прокаливание пленки при высоких температурах «очищает» пленку, выжигая загрязняющие вещества, что приводит к изменениям передачи, в которых преобладает скорость травления. Наклон двух синих кривых обусловлен скоростью травления. Зеленая кривая иллюстрирует пленку с «покрытием», которая демонстрирует более низкую скорость травления, однако покрытие снижает пропускание и может быть несовместимо с очень высокими уровнями мощности.

фоторезиста

Стив, затем обсудил фоторезист.

Для фоторезиста шаг от 24 нм до 20 нм является оптимальным для вставки с высокой числовой апертурой, а шаг 16 нм является максимальным разрешением. Химически усиленный резист (CAR) имеет плохие характеристики ниже 24 нм. Металлооксидные резисты (MOR) выглядят многообещающе вплоть до 17 или даже 16 нм. Дефектность по-прежнему является проблемой. Доза при шаге 24 нм составляет 67 мДж/см.² для MOR и 77 мДж/см² для АВТОМОБИЛЯ. MOR имеет некоторые проблемы со стабильностью, и чем ниже доза, тем более реактивным/менее стабильным является резист. Это вызовы, а не шоу-стопы.

In «Уменьшение нанесенных нижних слоев для литографии EUV», Гупта и др. исследовали подслои фоторезиста. По мере уменьшения шага для одного и того же слоя фоторезиста соотношение сторон увеличивается, что может привести к разрушению рисунка. Улучшенная адгезия нижнего слоя может решить эту проблему. В качестве альтернативы можно использовать более тонкий фоторезист для управления соотношением сторон, но это может привести к проблемам с травлением, если только не будет найдена высокая селективность травления под слоем.

Компания imec обнаружила, что поверхностная энергия нанесенных подслоев может быть согласована с фоторезистом для достижения улучшенной адгезии. Настройка плотности осажденного подслоя может быть использована для повышения селективности травления.

In «Готовность к формированию сухого резиста для литографии EUV с высокой числовой апертурой», Hyo Sean Suh и др. из imec and Lam изучили процесс сухого фоторезиста Lam. Ожидается, что для процессов N2+ и A14 шаг металла 2 (M2P) составит ~ 24 нм с 15 нм между кончиками (T2T), а затем для A10 M2P будет ~ 22 нм с <15 нм T2T.

Процесс получения сухого резиста по Ламу показан на рисунке 2.

Lam Dry Resist Процесс — Рисунок 2. Процесс Lam Dry Photoresist

Было обнаружено, что постэкспозиционная термообработка (PEB) сильно влияет на снижение дозы, но влияет на мосты и шероховатость. Совместная оптимизация проявки и травления устраняет мостики и шероховатости и продемонстрировала надежное технологическое окно для формирования рисунка L/S с шагом 24 нм.

In «Возможность масштабирования логического металла с одиночным паттерном 0.55NA EUV», Дунбо Сюй и др. описали оценку того, чего может достичь система с высокой числовой апертурой (0.55 числовой апертурой) при одиночном паттернировании.

Они пришли к выводу, что шаг 24 нм выглядит достижимым. 20 нм выглядит многообещающе в горизонтальном направлении, но вертикальное направление требует дополнительной работы. Шаг 18 нм требует доработки.

EUV оказалась очень сложной технологией с точки зрения шероховатости линии и стохастических дефектов. Направленная самосборка (DSA) — это технология, которая существует уже давно, но не получила большого распространения. В настоящее время DSA привлекает внимание как метод устранения шероховатости линий и стохастических дефектов для EUV.

In «УЛУЧШЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ШАБЛОНА ЛИТОГРАФИИ EUV С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЛОК-СОПОЛИМЕРА НАПРАВЛЕННОЙ САМОСБОРКИ: исследование шероховатости и дефектности», Джули Ван Бел и др. обнаружили, что сочетание DSA с EUV превосходит процессы DSA, основанные на иммерсионной литографии, с меньшей шероховатостью ширины линии и отсутствием дислокационных дефектов.

In «Смягчение стохастики в литографии EUV с помощью направленной самосборки», Ландер Верстрате и др. исследовали использование DSA для смягчения стохастических дефектов в обработке EUV.

Процесс imec для исправления линейных/пространственных дефектов EUV показан на рисунке 3.

Выпрямление межстрочного интервала — Рис. 3. Исправление линейной/пространственной схемы EUV с помощью DSA.

Процесс imec для устранения дефектов в контактных матрицах показан на рисунке 4.

Контактная информация — Рис. 4. Ректификация схемы контакта EUV с помощью DSA.

EUV плюс DSA выглядят очень многообещающе для линий/пространств с шагом 28 нм, при этом основным дефектом являются перемычки. При шаге 24 нм требуется улучшение из-за слишком большого количества дефектов моста. Дефекты коррелируют с составом блок-сополимера и временем отжига.

Для контактных решеток EUV + DSA улучшает однородность локального критического размера (LCDU) и ошибку размещения шаблона и позволяет снизить дозу облучения.

метрология

По мере уменьшения толщины пленки метрологическое отношение сигнал/шум становится проблемой.

С EUV есть окно процесса дефектности, с одной стороны есть обрыв, где разрывы в шаблоне становятся проблемой, а с другой стороны окна есть обрыв, где мосты между шаблонами становятся проблемой.

При попытке сделать новый шаг возникает множество дефектов, которые со временем устраняются.

Трудно измерить достаточно большую площадь с достаточной чувствительностью. Контроль электронным лучом чувствителен, но медленен, оптический — быстр, но не чувствителен. Новые 3D-процессы, такие как CFET, создают дополнительные проблемы.

In «Готовность к метрологии сухого резиста для EUVL с высокой числовой апертурой», Джан Франческо Лоруссо и др., исследуют атомно-силовой микроскоп (АСМ), контроль с помощью электронного луча и CD SEM для определения характеристик очень тонких фоторезистов.

Было показано, что использование процесса Lam dry photoresist<CD SEM жизнеспособно при толщине фоторезиста до 5 нм. По мере уменьшения толщины резиста шероховатость линий увеличивалась, возможность печати дефектов моста уменьшалась, в то время как дефекты излома оставались прежними. Схлопывание узора наблюдалось только в более толстых пленках. Измерения АСМ показали уменьшение толщины пленки. E Beam показал хороший захват дефектов даже на очень тонких пленках.

In «Полупроводниковая метрология для эпохи 3D», Дж. Богданович и др., исследуют проблемы метрологии трехмерных структур.

В эпоху 3D направление Z стало новым масштабированием X/Y. Для логических устройств CFET и Semi damascene представляют собой проблемы, в памяти 3D DRAM — это задача будущего, а межсоединения 3D для совместной оптимизации системных технологий (STCO) — еще одна проблема.

Для процессов Horizontal Nanosheet и CFET критическое значение будет иметь боковая характеристика выемки и заполнения, а также обнаружение остатков и других дефектов в многослойных пакетах. В 3D-памяти решающее значение будет иметь профилирование отверстия/разделения с высоким соотношением сторон (HAR) и логика, аналогичная обнаружению скрытых дефектов и остатков в многослойных пленках. Для приложений STCO целостность интерфейсов соединения и выравнивание будут иметь ключевое значение.

Для традиционной метрологии поверхности уже существует компромисс между чувствительностью и скоростью, теперь ключевым компромиссом является глубина контроля и поперечное разрешение. На рис. 5 представлена зависимость глубины зондирования от горизонтального разрешения и пропускной способности для различных метрологических методов.

Метрологический ландшафт — Рис. 5. 3D-метрология

На рис. 6 показана текущая готовность трехмерной метрологии для решения различных задач.

6 проблем метрологии — Рис. 6. Проблемы 3D-метрологии

Как видно из рисунка 6, для реализации всеобъемлющей программы метрологии предстоит решить еще много проблем.

Заключение

Приближается эра высокой NA EUV. В области пленок, фоторезистов и метрологии достигнут значительный прогресс, и imec продолжает работать во всех трех областях для дальнейшего прогресса.