Imec demonstriert die Weiterentwicklung chemisch verstärkter Resists für die EUV-Lithografie mit hoher numerischer Apertur (NA)

Abbildung 1. Repräsentative REM-Aufnahmen von EUV-Wafern mit 0,55 NA, die die CAR-Strukturierung auf Logikmetall- und Via-Strukturen mit engem Pitch zeigen, darunter SRAM (AEI), PnR (AEI), Mäander-E-Test (ADI) und 28-nm-C2C-Random-Logic-Vias (ADI) (AEI = Inspektion nach dem Ätzen; ADI = Inspektion nach der Entwicklung).

– Imec optimiert die CAR-basierte Technologie für die Single-Patterning-Verfahren mit hoher NA im EUV-Bereich bei mehreren Schichten der Logik-Technologieknoten A14/A10.
– Es wurden verschiedene Logikstrukturen mit engen Abständen bei Metallleitungen und Durchkontaktierungen demonstriert, darunter Mäander- und gegabelte E-Test-Strukturen mit einem Abstand von bis zu 22 nm, 24-nm-SRAM-Layouts bei einem Tip-to-Tip-Abstand (T2T) von 26 nm sowie 24-nm „Place-and-Route“-Strukturen mit 28 nm T2T sowie Via-Elemente für die Random-Logik mit einem Mittenabstand von 28 nm.
– „CAR ist eine etablierte Resist-Plattform mit nachgewiesener Stabilität und Herstellbarkeit. Wir haben erstmals gezeigt, dass wir die CAR-basierte Technologie auf den Bereich der EUV-Einzelbelichtung mit hoher numerischer Apertur (NA) ausweiten können.“ – Geert Vandenberghe, imec.
– Diese bahnbrechenden Ergebnisse, die in enger Zusammenarbeit mit ASML, den Materialzulieferern von imec und dessen umfassendem Ökosystem im Bereich der Strukturierung erzielt wurden, stärken die Position von imec als Sprungbrett der Branche in das Ångström-Zeitalter.

Imec, ein weltweit führendes Forschungs- und Innovationszentrum für fortschrittliche Halbleitertechnologien, demonstrierte auf der SPIE-Konferenz „Photomask Technology + EUV Lithography 2026“ die Machbarkeit der Strukturierung von Random-Logic-Strukturen mit engem Pitch nach einem CAR-basierten EUV-Lithografieschritt mit hoher numerischer Apertur (High NA) im Single-Print-Verfahren. Zu den Logikstrukturen gehören Linien/Abstände mit einem Pitch von bis hinunter zu 22 nm sowie Durchkontaktierungen mit einem Mittenabstand von 28 nm. Diese bahnbrechenden Erfolge zeigen, dass die bewährte CAR-Resist-Technologie für die High-NA-EUV-Einzelstrukturierung mehrerer Schichten der Logik-Technologieknoten A14/A10 eingesetzt werden kann. Die Ergebnisse, die in enger Zusammenarbeit mit ASML, den Materiallieferanten von imec und dem gesamten Strukturierungs-Ökosystem erzielt wurden, unterstreichen die Position von imec als Tor der Branche zur Ångström-Ära. 

Die EUV-Lithografie mit hoher NA ist eine Schlüsseltechnologie, um den Weg der Dimensionsskalierung fortzusetzen und die Branche in das Ångström-Zeitalter zu führen – eine Notwendigkeit, die sich aus den hohen Anforderungen an die Rechendichte in zukünftigen KI- und HPC-Systemen ergibt. Gemäß der aktuellen Logiktechnologie-Roadmap von imec wird die Einführung der EUV-Lithografie mit hoher NA für die Logikknoten A14/A10 erwartet, bei denen die Erzielung einer zuverlässigen Strukturierung bei aggressiven Abständen von entscheidender Bedeutung ist. Sie ist daher auch eine zentrale Schlüsseltechnologie für die von imec betriebene europäische NanoIC-Pilotlinie, die auf System-on-Chip-Lösungen unterhalb von 2 nm abzielt. Imec, ASML und ihre Partner im Bereich der Strukturierung beschleunigen die industrielle Einführung der High-NA-EUV-Technologie durch einen ganzheitlichen Ansatz, d. h. durch die gemeinsame Optimierung des gesamten Strukturierungs-Ökosystems. Dazu gehören unter anderem die Validierung neuartiger Resistmaterialien und -prozesse, Ätztechniken usw., während gleichzeitig die Leistungsfähigkeit der bestehenden, auf chemisch verstärkten Resists (CAR) basierenden Technologie weiter gesteigert wird.

Mit ersten E-Test-Ergebnissen, die auf der IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC) 2026 vorgestellt wurden, haben imec und seine Materiallieferanten die Machbarkeit der CAR-basierten High-NA-EUV-Einzelbelichtung bei Linienstrukturen mit einem Abstand von 28 nm bestätigt – und damit die Grenze dessen überschritten, was mit CAR-basierten Ansätzen bisher für möglich gehalten wurde. Mit vielversprechenden Kombinationsausbeuten bei 1,8 m langen, metallisierten E-Test-Strukturen hat diese Arbeit den Grundstein für die weitere Optimierung der CAR-Resist- und Ätzchemikalien gelegt.

Auf der SPIE Photomask Technology + EUV Lithography 2026 präsentiert imec nun erstmals den erweiterten Einsatz von CAR-Resists zur Strukturierung von 22-nm-Linien/Zwischenräumen nach einem einzigen High-NA-EUV-Belichtungsschritt. Bei Mäander- und gegabelten E-Test-Strukturen mit einem Pitch von bis zu 22 nm wurde eine gute Strukturtreue erzielt. Darüber hinaus konnten verschiedene Logik-Metall- und Via-Strukturen mit engem Pitch demonstriert werden, die für Random-Logik-Designs auf fortgeschrittenen Knoten relevant sind: 24-nm-SRAM-Layouts bei 26 nm Tip-to-Tip (T2T), 24-nm-Place-and-Route-Strukturen mit 28 nm T2T sowie Via-Strukturen für Random-Logik mit einem Mittenabstand von 28 nm. Diese Ergebnisse ebnen der Industrie den Weg, CAR weiterhin in Kombination mit der EUV-Lithografie mit hoher numerischer Apertur (High NA) für die Einzelbelichtung einiger der kritischen Schichten der Logik-Knoten A14/A10 einzusetzen, darunter die Metall-2-Schicht, die Via-Schicht und die Metall-zu-Diffusion-Schicht (MD-Schicht) (die Schicht, die die Source-/Drain-Diffusionsschichten mit der ersten Metallschicht verbindet).

Geert Vandenberghe, Vizepräsident für Forschung und Entwicklung im Bereich Strukturierungstechnologie bei imec: „Wir haben gezeigt, dass wir die CAR-basierte Technologie erweitern und dabei Pitch-Werte erreichen können, die mit der CAR-basierten Single-Print-EUV-Lithografie mit 0,33 NA bisher nicht erreichbar waren. Die CAR-basierte Strukturierung ist eine bewährte Technologie, die der Halbleiterindustrie seit mehreren Jahrzehnten dient und sich durch nachgewiesene Stabilität und Herstellbarkeit auszeichnet. Unsere Daten belegen, dass sie auch im Zeitalter der EUV-Lithografie mit hoher numerischer Apertur (High NA) von großem Wert bleibt und unserem starken Partner-Ökosystem einen entscheidenden Vorteil beim Eintritt in das Ångström-Zeitalter verschafft. Dieser bahnbrechende Erfolg wurde durch die enge Zusammenarbeit mit unseren Partnern im Ökosystem ermöglicht, wobei vor allem die gemeinsame Optimierung von CAR-Materialien und Lithografie-Ätzverfahren gemeinsam mit unseren Materiallieferanten eine zentrale Rolle spielte. Damit wurde der Grundstein für weitere Optimierungen gelegt, die die Ausbeute verbessern und die CAR-Leistung in Richtung noch kleinerer Abstände vorantreiben.“

Die Ergebnisse werden auf der SPIE-Konferenz „Photomask Technology + EUV Lithography“ 2026 im Beitrag 14272-8 vorgestellt. – Why chemically amplified resists extension is critical for early High-NA EUV insertion into HVM?, B. Baskaran et al.