SPIE 2023 – Imec se pripravlja na High-NA EUV - Semiwiki

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Konferenca SPIE Advanced Lithography je potekala februarja. Pred kratkim sem imel priložnost intervjuvati Stevena Scheerja, podpredsednika za napredne procese vzorčenja in materiale pri imecu, in pregledati izbrane dokumente, ki jih je imec predstavil.

Steva sem vprašal, kakšno je bilo glavno sporočilo na SPIE letos, rekel je, da je pripravljenost na High NA ključna. Identificiral je tri ključna področja ekosistema:

Infrastruktura tehnologije maske in izboljšave ločljivosti (RET).
Materiali, fotorezist in podlage.
Meroslovje

Orodja za izpostavljanje so prav tako ključna, vendar Steve ne govori o tem. Opomba avtorjev – pisal bom tudi o predstavitvah ASML SPIE.

Maske

Steve je nato navedel težave, povezane z masko:

Zakrijte 3D-učinke, kot sta premik fokusa in izguba kontrasta – High NA je osvetlitev pod nizkim kotom, zaradi česar so 3D-učinki večja težava.
Prazne maske z nizko stopnjo napak in maske z nizko variabilnostjo hrapavosti in CD
Maske z nizkim n so potrebne za omogočanje višjega kontrasta in zmanjšanje 3D učinkov maske.
Tehnike optične korekcije bližine.
Pisanje maske, multibeam.
Šivanje maske – manjša velikost polja optičnega bralnika zahteva, da je matrica sešita skupaj.
4x ena smer, 8x druga smer zahteva novo vrsto zasnove maske, ki omogoča šivanje.
Pelikli za višji vir energije.

In "CNT folije: Nedavna optimizacija in rezultati izpostavljenosti," Joost Bekaert et.al., je raziskoval ogljikove nanocevke (CNT).

ASML ima na svojem načrtu 600-vatne izvorne sisteme, trenutne folije, ki temeljijo na kovinskem silicidu, so izvedljive le do približno 400 vatov. Pelikli morajo blokirati delce, imeti visoko prepustnost, zadostno mehansko trdnost, da lahko visijo na približno 110 mm krat 140 mm območju, in biti vzdržljivi. CNT je pokazal do 98% prenos. EUV sevanje je tako energijsko, da ustvari vodikovo plazmo, ki jedka plastenko in sčasoma povzroči izgubo mehanske celovitosti plastike. imec je ocenjeval stopnje jedkanja in kako stabilizirati ovoj.

Stopnje jedkanja je mogoče ovrednotiti z opazovanjem transmisije, saj se pelikul z jedkanjem stanjša, transmisija se poveča. Slika 1 prikazuje časovni prenos pelikla pod različnimi pogoji.

Pelikularni prenos — Slika 1. Prenos pelikla v odvisnosti od časa izpostavljenosti.

ASML ocenjuje prenos peliklov v primerjavi s časom izpostavljenosti z uporabo orodja za izpostavljenost plazmi brez povezave in v tem delu je imec pokazal izpostavljenost peliklom CNT do 3,000 rezin (96 matric pri 30 mJ/cm² na rezino) in pokazal korelacijo med rezultati, pridobljenimi iz dejanske izpostavljenosti optičnega bralnika in tiste iz orodja brez povezave.

Pelikli imajo na začetku hlapne organske nečistoče iz proizvodnega procesa, ki absorbirajo EUV energijo, dokler ne izgorijo, glejte zelene in vijolične krivulje. Pečenje folije pri visokih temperaturah "prečisti" folijo tako, da sežge onesnaževalce, kar povzroči spremembe prenosa, ki jih določa hitrost jedkanja. Naklon obeh modrih krivulj je posledica hitrosti jedkanja. Zelena krivulja ponazarja "prevlečen" film, ki ima nižjo stopnjo jedkanja, vendar premaz zmanjša prenos in morda ni združljiv z zelo visokimi ravnmi moči.

Fotorezist

Steve, nato pa je razpravljal o fotorezistu.

Za fotorezist je naklon od 24 nm do 20 nm najboljša izbira za vstavljanje visoke NA s 16 nm naklonom, ki je končna ločljivost. Chemically Amplified Resist (CAR) ima slabo delovanje pod 24 n. Odporni na kovinski oksid (MOR) so obetavni do 17 nm ali celo 16 nm. Pomanjkljivost je še vedno problem. Doze pri razdalji 24 nm so 67 mJ/cm² za MOR in 77mJ/cm² za AVTO. MOR ima nekaj težav s stabilnostjo in nižji kot je odmerek, bolj reaktiven/manj stabilen je rezist. To so izzivi, ne predstave.

In »Pomanjšane nanesene podlage za EUV litografijo,« Gupta et.al., so raziskovali podlage fotorezista. Ko se korak zmanjša, se za isto plast fotorezista poveča razmerje stranic in lahko povzroči sesedanje vzorca. To lahko reši izboljšan oprijem podlage. Namesto tega se lahko za upravljanje razmerja stranic uporabi tanjši fotorezist, vendar lahko to povzroči težave z jedkanjem, razen če je pod plastjo mogoče najti visoko selektivnost jedkanja.

Imec je ugotovil, da se površinska energija nanesenih podslojev lahko uskladi s fotorezistom, da se doseže izboljšana adhezija. Za izboljšano selektivnost jedkanja je mogoče uporabiti nastavitev gostote nanesenega spodnjega sloja.

In »Pripravljenost na oblikovanje vzorcev, odpornih na suho, proti visoki NA EUV litografiji,« Hyo Sean Suh et.al. iz imeca in Lama so raziskovali Lamov postopek suhega fotorezista. Za postopke N2+ in A14 se pričakuje, da bo naklon Metal 2 (M2P) ~24 nm s 15 nm od vrha do konice (T2T), nato pa bo pri A10 M2P ~22 nm z <15 nm T2T.

Postopek Lam dry resist je prikazan na sliki 2.

Lam Dry Resist Process — Slika 2. Postopek Lam Dry Photoresist

Ugotovljeno je bilo, da je pečenje po izpostavljenosti (PEB) močno spodbudilo zmanjšanje odmerka, vendar je vplivalo na mostove in hrapavost. Sooptimiziranje razvijanja in jedkanja ublaži mostove in hrapavost ter je pokazalo robustno procesno okno za vzorčenje L/S z naklonom 24 nm.

In "Izvedljivost logičnega kovinskega skaliranja z 0.55 NA EUV enojnim vzorcem," Dongbo Xu et.al. opisal oceno, kaj lahko sistem High-NA (0.55NA) doseže z enim vzorčenjem.

Ugotovili so, da je 24nm korak videti dosegljiv. 20nm je videti obetavno v vodoravni smeri, vendar je v navpični smeri potrebno več dela. 18nm korak zahteva dodatno delo.

EUV se je izkazala za zelo zahtevno tehnologijo z vidika hrapavosti linij in stohastičnih napak. Directed Self Assembly (DSA) je tehnologija, ki je prisotna že dolgo časa, vendar ni dobila veliko pozornosti. DSA zdaj dobiva pozornost kot tehnika za odpravo hrapavosti linij in stohastičnih napak za EUV.

In »REKTIFIKACIJA VZORCA PROSTORA ČRTE LITOGRAFIJE EUV Z UPORABO SAMOSESTAVLJANJA, USMERJENEGA NA BLOK KOPOLIMER: študija hrapavosti in pomanjkljivosti,« Julie Van Bel et.al. ugotovili, da je kombinacija DSA z EUV boljša od postopkov DSA, ki temeljijo na potopni litografiji, z nižjo hrapavostjo črte in brez dislokacijskih napak.

In "Blaženje stohastike v EUV litografiji z usmerjenim samosestavljanjem," Lander Verstraete et.al. raziskal uporabo DSA za ublažitev stohastičnih napak pri obdelavi EUV.

Postopek imec za odpravo napak EUV črte/prostora je prikazan na sliki 3.

Popravek razmika vrstic — Slika 3. EUV popravek črtnega/prostorskega vzorca z DSA.

Postopek imec za odpravo napak v kontaktnih nizih je prikazan na sliki 4.

Ponovna nastavitev stika — Slika 4. EUV popravek kontaktnega vzorca z DSA.

EUV plus DSA je videti zelo obetavno za črte/prostore pri koraku 28 nm, pri čemer so primarna napaka mostovi. Pri 24nm koraku je potrebna izboljšava s preveč napakami na mostu. Napake so v korelaciji s formulacijo blok kopolimera in časom žarjenja.

Za kontaktne nize EUV + DSA izboljša enotnost lokalne kritične dimenzije (LCDU) in napako postavitve vzorca ter omogoča nižji odmerek.

Meroslovje

Ker se debelina filma zmanjša, postane meroslovno razmerje med signalom in šumom problem.

Pri EUV obstaja okno postopka napake, na eni strani je prepad, kjer prelomi v vzorcu postanejo problem, na drugi strani oken pa je prepad, kjer mostovi med vzorci postanejo problem.

Pri poskusu novega igrišča se pojavi veliko napak, ki se sčasoma odpravijo.

Težko je izmeriti dovolj veliko območje z zadostno občutljivostjo. Pregled z elektronskim žarkom je občutljiv, vendar počasen, optični je hiter, vendar ni občutljiv. Novi 3D procesi, kot je CFET, predstavljajo dodatne izzive.

In »Pripravljenost na meroslovje, odporno proti suhi uporabi, za visoko NA EUVL,« Gian Francesco Lorusso et.al, raziskujejo mikroskop na atomsko silo (AFM), pregled žarka E in CD SEM za karakterizacijo zelo tankih fotorezistov.

Z uporabo postopka Lam dry photoresist< CD SEM se je izkazal za izvedljivega do 5nm debelega fotorezista. Ko se je debelina upora zmanjšala, se je povečala hrapavost črt, zmanjšala se je možnost tiskanja napak mostov, medtem ko so napake pri prelomu ostale enake. Zrušitev vzorca je bila vidna le pri debelejših filmih. Meritve AFM so pokazale, da se debelina filma zmanjša. E Beam je pokazal dobro zajemanje napak tudi pri zelo stvarnih filmih.

In "Polprevodniško meroslovje za dobo 3D," J. Bogdanowicz et.al., raziskujejo izzive meroslovja na 3D strukturah.

V dobi 3D je smer Z postala novo skaliranje X/Y. Za logične naprave CFET in Semi damascene predstavljata izzive, v pomnilniku je prihodnji izziv 3D DRAM, drug izziv pa so 3D medsebojne povezave za System Technology Co Optimization (STCO).

Za postopke Horizontal Nanosheet in CFET bo kritična karakterizacija stranske vdolbine in polnila ter odkrivanje ostankov in drugih napak v večplastnih skladih. V 3D-pomnilniku bo ključnega pomena profiliranje lukenj/razcepov (HAR) in podobno logičnemu odkrivanju zakopanih napak in ostankov v večplastnih filmih. Za aplikacije STCO bo ključna celovitost povezovalnih vmesnikov in poravnava.

Za tradicionalno površinsko meroslovje že obstaja kompromis med občutljivostjo in hitrostjo, zdaj pa je ključni kompromis globina pregleda v primerjavi s stransko ločljivostjo. Slika 5 prikazuje odvisnost globine sondiranja v primerjavi s stransko ločljivostjo in prepustnostjo za različne meroslovne tehnike.

Meroslovna pokrajina — Slika 5. 3D meroslovna pokrajina

Slika 6 povzema trenutno pripravljenost 3D-meroslovja za reševanje različnih potreb.

6 Meroslovni izzivi — Slika 6. Izzivi 3D meroslovja

Glede na sliko 6 je treba premagati še veliko izzivov, da bi dosegli celovit meroslovni program.

zaključek

Bliža se obdobje High NA EUV. Dober napredek je bil dosežen na področju folij, fotorezistov, meroslovja in imec še naprej dela na vseh treh področjih za nadaljnji napredek.