Imec présente une imagerie de résist ligne/espace à pas de 20 nm avec lithographie par interférence EUV à haute NA

Représentations schématiques (pas à l’échelle) de (à gauche) l’installation du miroir de Lloyd pour les expériences d’échantillons d’interférence EUV à haute NA et (à droite) la chambre d’interférence pour les expériences sur wafer complet.

Représentations schématiques (non à l'échelle) de (à gauche) l'installation de Lloyd's Mirror pour les expériences d'interférence de coupons EUV à haute NA et (à droite) la chambre d'interférence pour les expériences sur des wafers entiers.

(Links) Image SEM en coupe d'un motif L/S de 20 nm sur un résine métallique-oxyde Inpria, exposé dans une configuration d'interférence par miroir de Lloyd à une dose de 64 mJ/cm² et un angle d'interférence de 20°. (Droite) Analyse par transformée de Fourier, où 0,05 = 20 nm d'espacement.

Imec, un centre de recherche et d'innovation mondialement reconnu pour la nanoélectronique et les technologies numériques, annonce pour la première fois l'utilisation d'une source de générateur d'harmoniques élevées de 13,5 nm pour l'impression de lignes/espacements avec un pas de 20 nm par lithographie par interférence d'une résine métallique oxydée Inpria sous des conditions à haute ouverture numérique (High-NA). La capacité démontrée de haute NA de la lithographie par interférence EUV utilisant cette source EUV constitue une étape importante du AttoLab, un centre de recherche initié par imec et KMLabs pour accélérer le développement de l'écosystème de patterning High-NA sur des wafers de 300 mm. Cet outil d'interférence est utilisé pour explorer la dynamique fondamentale de l'imagerie par photorésist et fournir des wafers structurés de 300 mm pour le développement de processus, avant la disponibilité du premier prototype 0,55 high-NA EXE5000 d'ASML.

L'exposition à haute NA à 13,5 nm a été simulée avec une source laser cohérente à haut flux de KMLabs dans une configuration d'interférence basée sur un miroir de Lloyd pour des expériences sur coupons à la beamline de spectroscopie d'imec. Cet appareil fournit des insights cruciaux pour la prochaine étape, l'extension à l'interférence sur wafers de 300 mm. Dans cette configuration, la lumière réfléchie par un miroir interfère avec la lumière émise directement par la source laser de 13,5 nm, créant un motif d'interférence fin et détaillé adapté à l'imagerie du résine. La distance du motif de résine peut être ajustée en modifiant l'angle entre les faisceaux lumineux interférants. Avec cette configuration, imec a réussi pour la première fois à structurer des lignes/espacements de 20 nm dans une résine métallique oxydée Inpria (dose d'exposition d'environ 54-64 mJ/cm², angle d'interférence de 20°) lors d'une seule exposition, sur des échantillons de coupon.

"La source laser à haut flux de KMLabs a été utilisée à une longueur d'onde record de 13,5 nm, émettant une série de pulses d'attosecondes (10-18 s), atteignant une durée d'impulsion de quelques femtosecondes (10-15 s) pour la photorésist. Cela a posé des exigences élevées en termes de cohérence temporelle des ondes interférentes", explique John Petersen, scientifique principal chez imec et fellow de SPIE. "La capacité démontrée de cette configuration à émuler des expositions de lithographie EUV à haute NA est une étape importante pour AttoLab. Elle montre que nous pouvons synchroniser des impulsions larges de femtosecondes, que nous disposons d’un contrôle exceptionnel des vibrations et d’une stabilité remarquable de la guidage du faisceau. Les impulsions laser d’attosecondes enveloppées de femtosecondes de 13,5 nm nous permettent d’étudier l’absorption de photons EUV et les processus de rayonnement ultrarapides induits dans le matériau du photoresist. Pour ces études, nous relierons la beamline à des techniques de spectroscopie telles que la spectroscopie infrarouge à retardement temporel et la spectroscopie photoélectronique, déjà installées dans notre laboratoire. Les connaissances fondamentales issues de cette beamline de spectroscopie contribueront au développement des matériaux lithographiques nécessaires pour la prochaine génération (c’est-à-dire 0,55 NA) de scanners EUV à lithographie, avant la disponibilité du premier prototype 0,55-EXE5000."

Ensuite, les connaissances acquises lors de cette première preuve de concept seront transférées à une deuxième beamline d’interférence EUV compatible avec des wafers de 300 mm, actuellement en cours d’installation. Cette beamline est conçue pour le criblage de divers matériaux de résine sous des conditions à haute NA avec quelques secondes par exposition unique, et pour soutenir le développement de technologies de structuration, d’etching et de métrologie optimisées, adaptées à la lithographie EUV à haute NA. "Les capacités du laboratoire sont essentielles pour des recherches fondamentales visant à accélérer le développement de matériaux pour la haute NA EUV", déclare Andrew Grenville, PDG d’Inpria. "Nous sommes impatients de renforcer notre collaboration avec AttoLab".

"Nos outils d’interférence sont conçus pour couvrir des pas allant de 32 nm jusqu’à un pas sans précédent de 8 nm sur des wafers de 300 mm ainsi que sur de plus petits coupons", explique John Petersen. "Ils fourniront des perspectives complémentaires à celles déjà obtenues avec des scanners EUV à 0,33NA — qui atteignent actuellement leurs limites ultimes de résolution en une seule exposition. Outre la structuration, de nombreux autres domaines de la recherche sur les matériaux bénéficieront de cette installation de pointe d’AttoLab. Par exemple, la capacité d’analyse ultrarapide accélérera le développement de la prochaine génération d’éléments logiques, de mémoire, de composants quantiques, ainsi que des techniques de mesure et de test de nouvelle génération."