SPIE 2023 – imec เตรียมพร้อมสำหรับ High-NA EUV – Semiwiki

การประชุม SPIE Advanced Lithography Conference จัดขึ้นในเดือนกุมภาพันธ์ ฉันเพิ่งมีโอกาสสัมภาษณ์ Steven Scheer รองประธานฝ่ายกระบวนการและวัสดุการทำแพทเทิร์นขั้นสูงที่ imec และตรวจสอบเอกสารที่ imec นำเสนอ

ฉันถามสตีฟว่าข้อความที่ครอบคลุมในงาน SPIE ในปีนี้คืออะไร เขากล่าวว่าความพร้อมสำหรับ High NA คือกุญแจสำคัญ เขาระบุระบบนิเวศที่สำคัญสามด้าน:

1. โครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยี Mask and Resolution Enhancement (RET)
2. วัสดุ ช่างภาพ และชั้นรองพื้น
3. มาตรวิทยา

แน่นอนว่าเครื่องมือการเปิดรับแสงก็เป็นกุญแจสำคัญเช่นกัน แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่สตีฟพูดด้วย ผู้เขียนทราบ – ฉันจะเขียนเกี่ยวกับงานนำเสนอ SPIE ของ ASML ด้วย

มาสก์

Steve ดำเนินรายการประเด็นที่เกี่ยวข้องกับหน้ากาก:

• เอฟเฟ็กต์หน้ากาก 3 มิติ เช่น การเลื่อนโฟกัสและการสูญเสียคอนทราสต์ – NA สูงคือการเปิดรับแสงในมุมต่ำซึ่งทำให้เอฟเฟกต์ 3 มิติเป็นปัญหามากขึ้น
• ช่องว่างของมาสก์ที่มีข้อบกพร่องต่ำและมาสก์ที่มีความแปรปรวนของความหยาบและซีดีต่ำ
• จำเป็นต้องใช้มาสก์ Low-n เพื่อเปิดใช้งานคอนทราสต์ที่สูงขึ้นและลดเอฟเฟกต์ 3 มิติของมาสก์
• เทคนิคการแก้ไขความใกล้เคียงด้วยแสง
• การเขียนหน้ากากมัลติบีม
• การเย็บหน้ากาก – ขนาดช่องสแกนเนอร์ที่เล็กลงจำเป็นต้องเย็บดายเข้าด้วยกัน
• 4x ทิศทางเดียว 8x ทิศทางอื่นๆ ต้องใช้การออกแบบหน้ากากแบบใหม่เพื่อให้สามารถเย็บได้
• อนุภาคสำหรับแหล่งพลังงานที่สูงขึ้น

In “CNT pellicles: ผลการเพิ่มประสิทธิภาพและการรับแสงล่าสุด” Joost Bekaert และคณะ สำรวจ Carbon Nanotube pellicles (CNT)

ASML มีระบบแหล่งกำเนิดขนาด 600 วัตต์ในแผนงานของพวกเขา เซลล์เม็ดพลาสติกที่ใช้โลหะซิลิไซด์ในปัจจุบันสามารถทำงานได้สูงสุดประมาณ 400 วัตต์เท่านั้น อนุภาคจำเป็นต้องปิดกั้นอนุภาค มีการส่งผ่านสูง มีความแข็งแรงทางกลเพียงพอที่จะแขวนไว้ในพื้นที่ประมาณ 110 มม. คูณ 140 มม. และต้องทนทาน CNT ส่งสัญญาณได้ถึง 98% รังสี EUV มีพลังมากจนสร้างพลาสมาไฮโดรเจนที่กัดกร่อนเซลล์เม็ดเลือดในที่สุด ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียความสมบูรณ์เชิงกลของเม็ดเซลล์ imec ได้ประเมินอัตราการกัดและวิธีทำให้เกล็ดคงตัว

อัตราการกัดสามารถประเมินได้โดยการดูที่การส่งผ่าน เนื่องจาก Pellicle ถูกทำให้บางลงโดยการกัด การส่งผ่านจึงเพิ่มขึ้น รูปที่ 1 แสดงการส่งสัญญาณเมื่อเวลาผ่านไปของ Pellicle ภายใต้เงื่อนไขต่างๆ

ASML ประเมินการส่งผ่านของเพลลิเคิลเทียบกับเวลาที่ได้รับแสงโดยใช้เครื่องมือรับแสงพลาสมาแบบออฟไลน์ และในงานนี้ imec ได้สาธิตการเปิดรับแสงของเพลลิเคิล CNT สูงสุด 3,000 เวเฟอร์ (96 ตายที่ 30 mJ/cm² ต่อเวเฟอร์) และแสดงความสัมพันธ์ระหว่างผลลัพธ์ที่ได้รับจากการเปิดรับแสงของสแกนเนอร์จริง และที่มาจากเครื่องมือออฟไลน์

เซลล์เม็ดแรกมีสิ่งเจือปนอินทรีย์ที่ระเหยง่ายจากกระบวนการผลิตที่ดูดซับพลังงาน EUV จนไหม้ ดูเส้นโค้งสีเขียวและสีม่วง การอบ Pellicle ที่อุณหภูมิสูง "ทำให้บริสุทธิ์" ของ Pellicle โดยการเผาไหม้สิ่งปนเปื้อนออก ส่งผลให้อัตราการกัดกร่อนครอบงำการเปลี่ยนแปลงการส่งผ่าน ความชันของเส้นโค้งสีน้ำเงินทั้งสองเกิดจากอัตราการกัด เส้นโค้งสีเขียวแสดงแผ่นเปลือกที่ "เคลือบ" ซึ่งแสดงอัตราการกัดที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม การเคลือบจะลดการส่งผ่านและอาจเข้ากันไม่ได้กับระดับพลังงานที่สูงมาก

ช่างภาพ

สตีฟกล่าวถึงช่างภาพ

สำหรับช่างภาพ ระยะพิทช์ 24 นาโนเมตรถึง 20 นาโนเมตรเป็นจุดที่น่าสนใจสำหรับการแทรก NA สูงด้วยระยะพิทช์ 16 นาโนเมตรซึ่งเป็นความละเอียดสูงสุด Chemically Amplified Resist (CAR) มีประสิทธิภาพต่ำกว่า 24 นาโนเมตร Metal Oxide Resists (MOR) มีแนวโน้มลดลงเหลือ 17 นาโนเมตรหรือแม้แต่ 16 นาโนเมตร ข้อบกพร่องยังคงเป็นปัญหา ปริมาณที่ระยะพิทช์ 24 นาโนเมตรคือ 67mJ/cm² สำหรับ MOR และ 77mJ/cm² สำหรับรถยนต์ MOR มีปัญหาด้านความเสถียร และยิ่งปริมาณรังสีต่ำลงเท่าใด ความต้านทานก็จะยิ่งมีปฏิกิริยามากขึ้น/มีความเสถียรน้อยลงเท่านั้น สิ่งเหล่านี้คือความท้าทาย ไม่ใช่การแสดงโชว์

In “ลดขนาดชั้นเลเยอร์ด้านล่างลงสำหรับการพิมพ์หิน EUV” Gupta et.al. สำรวจชั้นใต้แสงของ photoresist เมื่อระยะห่างระหว่างกันลดลง สำหรับเลเยอร์ photoresist เดียวกัน อัตราส่วนภาพจะเพิ่มขึ้นและอาจทำให้รูปแบบยุบลงได้ การยึดเกาะใต้ชั้นที่ดีขึ้นสามารถแก้ปัญหานี้ได้ อีกวิธีหนึ่งสามารถใช้ photoresist ที่บางกว่าเพื่อจัดการอัตราส่วนภาพได้ แต่สิ่งนี้อาจนำไปสู่ปัญหาการกัดได้ เว้นแต่จะพบการเลือกจำหลักสูงภายใต้เลเยอร์

imec พบว่าพลังงานพื้นผิวของชั้นใต้ชั้นที่ทับถมกันสามารถจับคู่กับช่างภาพเพื่อให้ได้การยึดเกาะที่ดีขึ้น การปรับความหนาแน่นของชั้นด้านล่างที่ทับถมสามารถใช้เพื่อปรับปรุงการคัดแยกการกัด

In “ความพร้อมในการทำลวดลายต้านทานแบบแห้งสู่การพิมพ์หิน NA EUV สูง” Hyo Sean Suh และคณะจาก imec และ Lam ได้สำรวจกระบวนการช่างภาพแบบแห้งของ Lam สำหรับกระบวนการ N2+ และ A14 Metal 2 pitch (M2P) คาดว่าจะอยู่ที่ ~24nm ด้วย 15nm tip-to-tip (T2T) และจากนั้นที่ A10 M2P จะเป็น ~22nm ด้วย <15nm T2T

กระบวนการต้านทานการแห้งของ Lam แสดงไว้ในรูปที่ 2

พบว่า Post Exposure Bake (PEB) ช่วยลดปริมาณรังสีได้อย่างมาก แต่ส่งผลกระทบต่อสะพานฟันและความขรุขระ การเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกันในการพัฒนาและการแกะสลักช่วยลดสะพานและความขรุขระ และแสดงให้เห็นหน้าต่างกระบวนการที่แข็งแกร่งสำหรับการสร้างรูปแบบ L/S ระยะพิทช์ 24 นาโนเมตร

In “ความเป็นไปได้ของการปรับขนาดโลหะแบบลอจิกด้วยรูปแบบเดียว 0.55NA EUV” Dongbo Xu และคณะ อธิบายการประเมินสิ่งที่ระบบ High-NA (0.55NA) สามารถทำได้ด้วยการสร้างรูปแบบเดียว

พวกเขาสรุปได้ว่าระยะพิทช์ 24 นาโนเมตรนั้นทำได้ 20nm ดูดีในทิศทางแนวนอน แต่ทิศทางแนวตั้งต้องการการปรับปรุงเพิ่มเติม ระยะพิทช์ 18 นาโนเมตรต้องการการทำงานเพิ่มเติม

EUV ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเทคโนโลยีที่ท้าทายมากจากมุมมองของความขรุขระของเส้นและข้อบกพร่องแบบสุ่ม Directed Self Assembly (DSA) เป็นเทคโนโลยีที่มีมาช้านานแต่ยังไม่ได้รับความสนใจมากนัก ขณะนี้ DSA กำลังได้รับความสนใจในฐานะเทคนิคในการจัดการความหยาบของเส้นและความบกพร่องแบบสุ่มสำหรับ EUV

In “EUV LITHOGRAPHY LINE SPACE PATTERN RECTIFICATION USING BLOCK COPOLYMER DIRECTED SELF ASSEMBLY: การศึกษาความหยาบและข้อบกพร่อง” จูลี่ ฟาน เบล et.al. พบว่าการรวม DSA เข้ากับ EUV นั้นเหนือกว่ากระบวนการ DSA ที่ใช้การพิมพ์หินแบบแช่ในน้ำที่มีความขรุขระของเส้นน้อยกว่าและไม่มีข้อบกพร่องในการเคลื่อน

In “การบรรเทา Stochastics ในการพิมพ์หิน EUV โดย Directed Self-Assembly” Lander Verstraete และอัล สำรวจโดยใช้ DSA เพื่อลดข้อบกพร่องแบบสุ่มในการประมวลผล EUV

กระบวนการ imec เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของบรรทัด/ช่องว่าง EUV แสดงไว้ในรูปที่ 3

กระบวนการ imec เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องใน contact arrays แสดงไว้ในรูปที่ 4

EUV บวก DSA ดูดีมากสำหรับบรรทัด/ช่องว่างที่ระยะพิทช์ 28 นาโนเมตร โดยมีข้อบกพร่องหลักคือสะพาน จำเป็นต้องมีการปรับปรุงระยะพิทช์ 24 นาโนเมตรโดยมีข้อบกพร่องของสะพานมากเกินไป ข้อบกพร่องมีความสัมพันธ์กับการสร้างบล็อกโคพอลิเมอร์และเวลาการหลอม

สำหรับคอนแทคอาร์เรย์ EUV + DSA ปรับปรุง Local Critical Dimension Uniformity (LCDU) และ Pattern Placement Error และเปิดใช้งานปริมาณรังสีที่ต่ำกว่า

มาตรวิทยา

เนื่องจากความหนาของฟิล์มลดลง อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจึงกลายเป็นปัญหา

ด้วย EUV มีหน้าต่างกระบวนการที่มีข้อบกพร่อง ด้านหนึ่งมีหน้าผาซึ่งการแตกของรูปแบบกลายเป็นปัญหา และอีกด้านหนึ่งของหน้าต่างมีหน้าผาที่สะพานเชื่อมระหว่างรูปแบบกลายเป็นปัญหา

เมื่อมีการพยายามเสนอขายใหม่ มีข้อบกพร่องจำนวนมากที่ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป

เป็นการยากที่จะวัดพื้นที่ที่ใหญ่พอและมีความไวเพียงพอ การตรวจสอบลำแสง E ไวแต่ช้า ออปติคอลเร็วแต่ไม่ไว กระบวนการ 3D ใหม่ เช่น CFET นำเสนอความท้าทายเพิ่มเติม

In “ความพร้อมของมาตรวิทยาต้านทานการแห้งสำหรับ NA EUVL สูง” Gian Francesco Lorusso et.al ตรวจสอบ Atomic Force Microscope (AFM) การตรวจสอบ E Beam และ CD SEM เพื่อหาลักษณะเฉพาะของ photoresists ที่บางมาก

การใช้กระบวนการ photoresist ของ Lam dry< CD SEM นั้นแสดงให้เห็นว่ามี photoresist หนาถึง 5 นาโนเมตร เมื่อความหนาของตัวต้านทานลดลง ความหยาบของเส้นก็เพิ่มขึ้น ความสามารถในการพิมพ์ของข้อบกพร่องของสะพานลดลงในขณะที่ข้อบกพร่องของการแตกหักยังคงเหมือนเดิม การยุบตัวของรูปแบบจะพบได้เฉพาะในฟิล์มที่หนากว่าเท่านั้น การวัด AFM บ่งชี้ว่าความหนาของฟิล์มลดลง E Beam แสดงการจับจุดบกพร่องได้ดีแม้กระทั่งกับภาพยนตร์หลายๆ เรื่อง

In “มาตรวิทยาสารกึ่งตัวนำสำหรับยุค 3 มิติ” J. Bogdanowicz และคณะ สำรวจความท้าทายของมาตรวิทยาเกี่ยวกับโครงสร้าง 3 มิติ

ในยุค 3 มิติ ทิศทาง Z กลายเป็นมาตราส่วน X/Y ใหม่ สำหรับอุปกรณ์ลอจิก CFET และ Semi damascene นำเสนอความท้าทาย ในหน่วยความจำ 3D DRAM เป็นความท้าทายในอนาคต และการเชื่อมต่อระหว่างกัน 3 มิติสำหรับ System Technology Co Optimization (STCO) เป็นความท้าทายอีกประการหนึ่ง

สำหรับแผ่นนาโนแนวนอนและ CFET กระบวนการช่องด้านข้างและการระบุลักษณะการเติม และการตรวจจับสารตกค้างและข้อบกพร่องอื่นๆ ในกองซ้อนหลายชั้นจะมีความสำคัญ ในหน่วยความจำ 3D อัตราส่วนภาพสูง (HAR) รู/การแยก และคล้ายกับลอจิกในการตรวจจับข้อบกพร่องและสารตกค้างที่ฝังอยู่ในฟิล์มหลายชั้นจะมีความสำคัญ สำหรับแอปพลิเคชัน STCO ความสมบูรณ์ของอินเทอร์เฟซการเชื่อมและการจัดตำแหน่งจะเป็นกุญแจสำคัญ

สำหรับมาตรวิทยาพื้นผิวแบบดั้งเดิม มีการแลกเปลี่ยนระหว่างความไวและความเร็วอยู่แล้ว ตอนนี้ความลึกของการตรวจสอบและความละเอียดด้านข้างเป็นการแลกเปลี่ยนที่สำคัญ รูปที่ 5 แสดงความลึกของการตรวจสอบเทียบกับความละเอียดด้านข้างและปริมาณงานสำหรับเทคนิคมาตรวิทยาต่างๆ

รูปที่ 6 สรุปความพร้อมในปัจจุบันของมาตรวิทยา 3 มิติเพื่อตอบสนองความต้องการต่างๆ

จากรูปที่ 6 ยังมีความท้าทายอีกมากที่ต้องเอาชนะเพื่อให้ได้โปรแกรมมาตรวิทยาที่ครอบคลุม

สรุป

ยุคของ High NA EUV กำลังใกล้เข้ามา มีความคืบหน้าที่ดีในด้าน pellicles, photoresists และมาตรวิทยา และ imec ยังคงทำงานในทั้งสามด้านเพื่อความก้าวหน้าต่อไป

ยังอ่าน:

TSMC ใช้เงินไปกับ 300 มม. มากกว่าที่คุณคิด

SPIE Advanced Lithography Conference 2023 – ประกาศ AMAT Sculpta®

IEDM 2023 – วัสดุ 2 มิติ – Intel และ TSMC

IEDM 2022 – Imec 4 แทร็กเซลล์

แชร์โพสต์นี้ผ่าน:

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตไอสตรีม. ข้อมูลอัจฉริยะ Web3 ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
• ซื้อและขายหุ้นในบริษัท PRE-IPO ด้วย PREIPO® เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://semiwiki.com/lithography/329278-spie-2023-imec-preparing-for-high-na-euv/