Imec předvádí vzorování lineárních/mezních vzorů s rozestupem 18 nm pomocí procesu řízené samostatné organizace s vysokým Chi

Top-Down- (levo) a průřezové (pravo) REM snímky 18-nm lineárního/objemového vzoru podle High-χ-DSA a následné vrstvení do cílové SiN vrstvy.

Tento týden na konferenci SPIE Advanced Lithography Conference 2021 představilo imec, celosvětově vedoucí výzkumné a inovační centrum pro nanoelektroniku a digitální technologie, poprvé schopnost Directed Self Assembly (DSA) strukturovat linie/meziprostory s roztečí pouhých 18 nm pomocí procesu založeného na vysoké-χ blok-copolymer (High-χ BCP) za podmínek vysokovýrobního objemu (HVM). Byla použita optimalizovaná suchá etch chemie k úspěšnému přenosu vzoru do podkladové vrstvy silného SiN - což umožňuje další inspekci defektů. Tyto výsledky potvrzují potenciál DSA jako doplněk k tradičnímu top-down strukturování pro průmyslovou výrobu sub-2nm technologických uzlů.

Další miniaturizace prvků bude vyžadovat strukturování struktur s kritickými rozestupy pod 20 nm. U těchto malých rozměrů je tradiční top-down litografie stále více ohrožena problémy spojenými s reakcí světlocitlivých materiálů na světlo – například stochastickými defekty při tisku a hrubostí okrajů/šířky linií (LER/LWR). Od roku 2010 začal průmysl hledat alternativní bottom-up přístupy ke strukturování, například Directed Self Assembly (DSA), jako možnou cestu k doplnění a rozšíření fotolitografického strukturování.

DSA využívá mikrofázovou separaci blok-copolymeru (BCP) k definování vzoru. Vzor může být vytvořen úpravou složení a velikosti polymeru. Sestavení může být dále řízeno použitím předlohy z linií/meziprostorů nebo děr. To vede k finálnímu pravidelnému vzoru v nanorozměrech s mnohem těsnějším rozestupem (30-5 nm) než je vodítko. V roce 2019 dokázalo imec generovat vzor z linií/meziprostorů s roztečí 28 nm s nízkou a stabilní defektivitou (tj. mosty a dislokace), založený na DSA PS-b-PMMA blok-copolymeru.

Na základě těchto poznatků se nyní imec zaměřilo na vývoj DSA procesu směrem k strukturování s roztečí pod 20 nm za použití blok-copolymerů druhé generace, tj. high-χ BCPs od partnerů na DSA materiály (Merck KGaA, Darmstadt, Brewer Science Inc., Nissan Chemical Corp., Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd.). Vzor byl vytvořen z 90-nm vodítkového vzoru s plnou roztečí, který byl získán pomocí 193-inkorporované litografie. Po 60 sekundách samosestavení high-χ BCP na povrchu vhodném pro vysokovýrobní prostředí (SCREEN Semiconductor Solutions Co., Ltd.) nebyly v nejlepším případě detekovány žádné dislokace na vzoru s roztečí 18 nm. „Následný přenos vysokorozměrových linií do podkladové vrstvy byl velmi náročný,“ říká Hyo Seon Suh, vedoucí týmu pro průzkumné materiály pro vzory v imec. „Jako první krok jsme etchovali blok BCP suchým procesem s optimalizovanou selektivitou etchování. Po otevření bloku byl druhý blok přenesen do podkladových vrstev, které sloužily jako tvrdá maska pro další strukturování vrstvy SiN. Na míru upravená suchá chemie, vyvinutá ve spolupráci s Tokyo Electron Ltd., umožnila úspěšný přenos vzoru linií/meziprostorů s roztečí 18 nm do vrstvy SiN, která byla dostatečně hluboká pro následnou inspekci defektů, aniž by došlo k výraznému kmitání nebo kolapsu linií.“ V další fázi bude tato strukturovaná vrstva použita k nastavení metrologie pro inspekci defektů a měření LER/LWR.

„V posledních letech vzbudila DSA velký průmyslový zájem, který se vyvinul v cenný ekosystém složený z univerzit, měřicích techniků, dodavatelů materiálů a zařízení. Náš ekosystém DSA byl klíčem k výsledkům, kterých jsme dosud dosáhli,“ říká Steven Scheer, viceprezident pro pokročilé vzorové procesy a materiály v imec. „Poprvé jsme ukázali, že DSA je schopná překonat rozteč 20 nm a vytvářet linie a meziprostory. Proces je škálovatelný na menší rozteče tím, že se postupně zvyšuje hodnota χ BCP. Věříme, že tento bottom-up přístup je schopen doplnit nebo kombinovat s tradičními top-down metodami strukturování nebo s EUV litografií pro strukturování nejkritičtějších prvků zítřejších zařízení.“