Imec představuje 20nm Pitch Line/Space Resist Imaging s vysokým NA EUV interferenční litografií

Schématické znázornění (ne v měřítku) (vlevo) Lloydova zrcadlová soustava pro experimenty s EUV interferenčními kupóny s vysokým NA a (vpravo) interferenční komora pro experimenty s celými wafery. / Schématické znázornění (ne v měřítku) (vlevo) Lloydova zrcadlová soustava pro experimenty s EUV interferenčními kupóny s vysokým NA a (vpravo) interferenční komora pro experimenty s celými wafery.

Schématické znázornění (ne v měřítku) (vlevo) Lloydova zrcadlového uspořádání pro experimenty s EUV interferenčními kupóny s vysokým NA a (vpravo) interferenční komory pro experimenty s celými wafery. / Schématické znázornění (ne v měřítku) (vlevo) Lloydova zrcadlového uspořádání pro experimenty s EUV interferenčními kupóny s vysokým NA a (vpravo) interferenční komory pro experimenty s celými wafery.

(Links) Querschnitts-SEM-Aufnahme eines 20-nm-L/S-Musters auf einem Inpria-Metalloxid-Resist, belichtet in einem Lloyd's-Spiegel-Interferenzaufbau bei einer Dosis von 64mJ/cm2 und einem Interferenzwinkel von 20°. (Rechts) Fourier-Transformationsanalyse, wobei 0,05=20nm Abstand. / (Left) Cross-section SEM image of a 20nm L/S pattern imaged on Inpria metal-oxide resist, exposed in a Lloyd’s mirror interference setup at a dose of 64mJ/cm2 and interference angle 20°. (Right) Fourier transform analysis where 0.05=20nm pitch.

Imec, celosvětově přední výzkumné a inovační centrum pro nanoelektroniku a digitální technologie, hlásí poprvé použití zdroje High Harmonic Generator s vlnovou délkou 13,5 nm pro tisk linií/rozestupů s 20 nm roztečí pomocí interference lithografie Inpria-metaloxidního resistu za podmínek vysoké NA (High-Numerical-Aperture). Demonstrovaná schopnost High-NA EUV interference lithografie s použitím tohoto EUV zdroje představuje důležitý milník v rámci AttoLab, výzkumné instituce založené společnostmi imec a KMLabs, jejímž cílem je urychlit vývoj high-NA patterning ekosystému na 300mm waferech. Tento interference nástroj je využíván k výzkumu základní dynamiky fotolaku a k přípravě strukturovaných 300mm waferů pro vývoj procesů, ještě před tím, než bude dostupný první prototyp 0,55 high-NA EXE5000 od firmy ASML.

High-NA expozice při 13,5 nm byla simulována pomocí koherentního laserového zdroje s vysokým tokem od KMLabs v interference uspořádání založeném na Lloyd's Mirror pro experimenty na couponech na spektroskopické beamline společnosti imec. Toto zařízení poskytuje klíčové poznatky pro další krok, kterým je rozšíření na interference expozice na 300mm waferech. V tomto uspořádání interferuje světlo odražené od zrcadla s přímo emitovaným světlem z laserového zdroje s vlnovou délkou 13,5 nm, čímž vzniká jemný, detailní interference vzor vhodný pro resistovou strukturalizaci. Vzdálenost vzoru na resistu lze upravit změnou úhlu mezi interferujícími paprsky. S tímto uspořádáním se ve společnosti imec poprvé úspěšně podařilo strukturovat 20nm linie/rozestupy v Inpria-metaloxidním resistu (expozice v rozmezí přibližně 54-64 mJ/cm², interference úhel 20°) v jednom expozicním cyklu na vzorcích typu coupon.

"Laserový zdroj s vysokým tokem od KMLabs byl použit při rekordně krátké vlnové délce 13,5 nm a emituje řadu attosekundových pulzů (10-18 s), které dosahují pulzové délky několika femtosekund (10-15 s). To kladlo vysoké nároky na časovou koherenci interferujících vln," vysvětluje John Petersen, hlavní vědec ve společnosti imec a člen SPIE. "Prokázaná schopnost tohoto uspořádání emulovat expozice high-NA EUV lithografie je důležitým milníkem pro AttoLab. Ukazuje, že dokážeme synchronizovat femtosekundové široké pulzy, máme vynikající kontrolu vibrací a výbornou stabilitu paprskového vedení. Femtosekundové a attosekundové pulzy s vlnovou délkou 13,5 nm nám umožňují studovat absorpci EUV fotonů a ultrarychlé radiační procesy, které jsou následně indukovány v materiálu fotoresistu. Pro tyto studie budeme beamline propojit se spektroskopickými technikami, například časově rozlišenou infračervenou a fotoelektronovou spektroskopií, které jsme již dříve nainstalovali v laboratoři. Základní poznatky z této spektroskopické beamline přispějí k vývoji lithografických materiálů potřebných pro další generaci (tj. 0,55 NA) EUV skenerů, než bude dostupný první prototyp 0,55-EXE5000."

Dalším krokem bude přenesení poznatků z tohoto prvního proof of concept na druhou EUV interference lithografickou beamline kompatibilní s 300mm wafery, která je momentálně ve fázi instalace. Tato beamline je navržena pro screening různých resistových materiálů za vysoké NA s několika sekundami na jednu expozici a pro podporu vývoje optimalizovaných strukturálních, etchovacích a metrologických technologií vhodných pro vysoké NA EUV lithografii. "Schopnosti laboratoře jsou klíčové pro základní výzkum urychlující vývoj materiálů směrem k vysoké NA EUV," řekl Andrew Grenville, CEO společnosti Inpria. "Těšíme se na hlubší spolupráci s AttoLab."

"Naše interference nástroje jsou navrženy tak, aby pokryly rozteče od 32 nm až po bezprecedentních 8 nm na 300mm waferech a menších couponkách," říká John Petersen. "Poskytnou doplňující pohled na to, co již získáváme s 0,33NA EUV skenery — které jsou nyní na hranici svých maximálních rozlišení při jednotlivé expozici. Kromě strukturalizace budou tyto nástroje přínosem i pro mnoho dalších oblastí výzkumu materiálů. Například schopnost ultrarychlé analýzy urychlí vývoj materiálů pro příští generace logických, paměťových a kvantových prvků, stejně jako pro nové metody měření a testování."