Imec spinge la capacità di patterning a esposizione singola di 0,33NA EUVL ai suoi limiti

Strutturazione a singola esposizione con passo di 28 nm utilizzando il processo MOx di Inpria su uno scanner EUV a campo completo con NA 0,33 dopo metallizzazione Ru. / 28nm pitch single-exposure patterning using Inpria’s MOx process on a 0.33NA EUV full field scanner after Ru metallization.

Pitch-linee/spazi di 24 nm ottenuti su uno scanner a campo completo NXE:3400B con NA 0,33, (a sinistra) dopo lo sviluppo e (a destra) dopo l'etching sulla dimensione critica obiettivo (CD) (uLER = rugosità del bordo della linea senza bias).

Fori di contatto da 28nm, ottenuti con uno scanner a campo completo NXE:3400 con NA 0,33, dopo lo sviluppo.

Questa settimana imec, un centro di ricerca e innovazione leader a livello mondiale nel campo della nanoelettronica e delle tecnologie digitali, e ASML, il produttore mondiale di impianti di litografia a semiconduttori, presenteranno alla SPIE Advanced Lithography Conference 2021 diversi interventi che dimostrano la capacità estrema della litografia EUVL (Extreme Ultraviolet Lithography) NXE:3400 con NA 0,33 di strutturare in un'unica esposizione. Ottimizzazioni di processo hanno permesso di strutturare linee/spazi con passo di 28 nm densi utilizzando un resist a base di ossido di metallo Inpria in un'unica esposizione, cosa rilevante per la produzione in serie. Per la prima volta sono state correlate ispezioni ottiche ed e-beam con dati elettrici per ottenere ulteriori approfondimenti sul miglioramento della quota di errori stocastici — cioè rotture e ponti —. Inoltre, ottimizzazioni delle sorgenti hanno consentito di ottenere con l’attuale scanner NXE:3400 il passo più piccolo possibile (cioè linee/spazi di 24 nm e fori di contatto di 28 nm), permettendo uno sviluppo precoce dei materiali come richiesto dagli scanner EUV ad alta NA.

La litografia EUV ha raggiunto un punto critico decisionale, in cui si può passare al multi-patterning EUV per stampare i tratti più densi della prossima generazione di circuiti integrati, oppure continuare a sviluppare la capacità di singola stampa sui scanner a NA 0,33 attuali. "Mentre le tecniche di multi-patterning offrirebbero pitch più semplici, la singola stampa permette un enorme vantaggio in termini di costi e schemi di processo più semplici", afferma Kurt Ronse, direttore del programma di patterning avanzato di imec. "Imec e ASML hanno dimostrato la possibilità di strutturare con un’unica esposizione con pitch di 28 nm, equivalente alle strati metallici critici di un nodo tecnologico di 5 nm. Questo avvicina molto lo scanner NXE:3400 ai limiti di risoluzione per la produzione in serie." I risultati sono stati ottenuti con il processo resist a base di ossido di metallo (MOx) di Inpria.

Per ampliare le conoscenze sugli errori di strutturazione stocastica, sono stati con successo correlati i dati di ispezione dei difetti ottenuti tramite microscopia elettronica a scansione, plasma a banda larga e tecnologie a fascio di elettroni con i dati ottenuti da misurazioni elettriche. I test elettrici sono stati condotti su strutture a linee ondulate metallizzate con rutenio su larga scala, che consentono di misurare aperture elettriche (e quindi ponti nel resist), e su strutture metallizzate a forcella e tip-to-tip, che permettono di misurare cortocircuiti elettrici (e quindi rotture critiche nel resist). Le misurazioni elettriche complementari mostrano non solo una buona correlazione, ma anche la possibilità di catturare tendenze importanti attraverso vari cambiamenti di processo, contribuendo a mitigare i fallimenti stocastici durante l’esposizione (documenti n. 11609-26; 11611-21).

L’estensibilità della litografia EUV a 0,33NA a un pitch di 28 nm deriva dalla co-ottimizzazione delle diverse componenti coinvolte nel processo di strutturazione, inclusi maschere, impostazioni di illuminazione, resist a base di ossido di metallo e processi di incisione. Ad esempio, è stato dimostrato che i vantaggi dell’uso di maschere a campo chiaro e di aberrazioni controllate delle lenti migliorano significativamente la stampabilità a pitch ridotto e dimensioni critiche (documenti n. 11609-27; 11609-29).

Oltre a spostare i limiti della litografia EUV a singola esposizione per la produzione in serie, imec e ASML hanno portato il NXE:3400 a una risoluzione molto elevata, con l’obiettivo di utilizzarlo come piattaforma per lo sviluppo precoce di materiali per gli strumenti EUVL ad alta NA. Steven Scheer, VP di Advanced Patterning Process and Materials di imec: "Imec e ASML hanno recentemente dimostrato che lo strumento è in grado di stampare linee/superfici con pitch di 24 nm e fori di contatto con pitch di 28 nm — quest’ultimo attraverso l’ottimizzazione delle condizioni di pupilla e di immagine e l’uso di esposizioni doppie di linee/superfici con una dose combinata di 45 mJ/cm2". "Il trasferimento del pattern è stato dimostrato con successo su resist molto sottili, rilevanti per l’EUV ad alta NA", afferma Andrew Grenville, CEO di Inpria. "Questo offre all’ecosistema imec per la strutturazione la possibilità di sviluppare processi di resist, misurazione e incisione per accelerare l’introduzione della prossima generazione di sistemi EUVL, cioè l’High-NA EXE:5000". Scheer ha aggiunto: "Questi sviluppi completeranno le conoscenze attualmente acquisite presso l’AttoLab, il laboratorio di analisi e interferometria di imec, che si prevede offrirà capacità di imaging di resist ad alta NA per strutture fino a pitch di 8 nm."