Imec demonstreert de verdere ontwikkeling van chemisch versterkte resiststoffen voor EUV-lithografie met hoge numerieke opening (NA)

Figuur 1. Representatieve REM-opnamen van EUV-wafels met 0,55 NA, die de CAR-structurering tonen op logische metalen en via-structuren met een smalle pitch, waaronder SRAM (AEI), PnR (AEI), Mander-E-test (ADI) en 28-nm-C2C-Random-Logic-Vias (ADI) (AEI = Inspectie na etsen; ADI = Inspectie na ontwikkeling).

– Imec optimaliseert de CAR-gebaseerde technologie voor de single-patterning-processen met hoge NA in het EUV-bereik bij meerdere lagen van de logische technologieknooppunten A14/A10.
– Er zijn verschillende logische structuren met nauwe afstanden bij metalen lijnen en doorcontacten gedemonstreerd, waaronder meander- en geknikte E-teststructuren met een afstand tot 22 nm, 24-nm SRAM-layouts met een Tip-to-Tip (T2T) afstand van 26 nm, evenals 24-nm 'Place-and-Route'-structuren met 28 nm T2T en via-elementen voor willekeurige logica met een middenafstand van 28 nm.
– „CAR is een gevestigde resist-platform met bewezen stabiliteit en fabricagebaarheid. We hebben voor het eerst aangetoond dat we de CAR-gebaseerde technologie kunnen uitbreiden naar het gebied van EUV-eenbelichting met hoge numerieke opening (NA).“ – Geert Vandenberghe, imec.
– Deze baanbrekende resultaten, die in nauwe samenwerking met ASML, de materiaal-leveranciers van imec en het uitgebreide ecosysteem op het gebied van structuurbewerking zijn behaald, versterken de positie van imec als springplank voor de industrie naar het Ångström-tijdperk.

Imec, een wereldwijd toonaangevend onderzoeks- en innovatiecentrum voor geavanceerde halfgeleidertechnologieën, demonstreerde op de SPIE-conferentie „Photomask Technology + EUV Lithography 2026“ de haalbaarheid van het structureren van willekeurige logische structuren met nauwe pitch na een CAR-gebaseerde EUV-lithografiestap met hoge numerieke opening (High NA) in één printproces. Tot de logische structuren behoren lijnen/afstanden met een pitch tot 22 nm en doorcontacten met een middenafstand van 28 nm. Deze baanbrekende successen tonen aan dat de beproefde CAR-resisttechnologie kan worden ingezet voor high-NA EUV-eenstructurering van meerdere lagen van de logische technologieknooppunten A14/A10. De resultaten, behaald in nauwe samenwerking met ASML, de materiaal-leveranciers van imec en het volledige structuurecosysteem, onderstrepen de positie van imec als toegangspoort voor de industrie naar het Ångström-tijdperk.

High-NA EUV-lithografie is een sleuteltechnologie om de weg van de dimensiescaling voort te zetten en de industrie naar het Ångström-tijdperk te leiden – een noodzakelijkheid die voortkomt uit de hoge eisen aan de rekenkracht in toekomstige AI- en HPC-systemen. Volgens de huidige logische technologieroadmap van imec wordt de invoering van high-NA EUV-lithografie voor de logische knooppunten A14/A10 verwacht, waarbij het verkrijgen van betrouwbare structuren bij agressieve afstanden van cruciaal belang is. Het is daarom ook een centrale sleuteltechnologie voor de door imec geëxploiteerde Europese NanoIC-pilootlijn, die zich richt op system-on-chip-oplossingen onder de 2 nm. Imec, ASML en hun partners op het gebied van structuurbewerking versnellen de industriële invoering van de high-NA EUV-technologie door een holistische aanpak, dat wil zeggen door gezamenlijke optimalisatie van het volledige structuurecosysteem. Dit omvat onder andere de validatie van nieuwe resistmaterialen en -processen, etstechnieken, enzovoort, terwijl tegelijkertijd de prestaties van de bestaande technologie op basis van chemisch versterkte resists (CAR) verder worden verbeterd.

Met eerste E-testresultaten, gepresenteerd op de IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC) 2026, hebben imec en haar materiaal-leveranciers de haalbaarheid bevestigd van CAR-gebaseerde high-NA EUV-eenbelichting bij lijnstructuren met een afstand van 28 nm – en daarmee de grens overschreden van wat met CAR-gebaseerde benaderingen tot nu toe mogelijk werd geacht. Met veelbelovende combinatiewinsten bij 1,8 m lange, gemetalliseerde E-teststructuren heeft dit werk de basis gelegd voor verdere optimalisatie van CAR-resist- en etskemicaliën.

Op SPIE Photomask Technology + EUV Lithography 2026 presenteert imec voor het eerst het uitgebreide gebruik van CAR-resists voor het structureren van 22-nm lijnen/ruimtes na een enkele high-NA EUV-belichtingsstap. Bij meander- en geknikte E-teststructuren met een pitch tot 22 nm werd een goede structuurgetrouwheid bereikt. Daarnaast konden verschillende logische metalen en via-structuren met nauwe pitch worden gedemonstreerd, die relevant zijn voor willekeurige logische ontwerpen op geavanceerde knooppunten: 24-nm SRAM-layouts bij 26 nm Tip-to-Tip (T2T), 24-nm 'Place-and-Route'-structuren met 28 nm T2T en via-structuren voor willekeurige logica met een middenafstand van 28 nm. Deze resultaten effenen de weg voor de industrie om CAR ook in combinatie met high-NA EUV-lithografie voor enkele belichtingen van enkele van de kritische lagen van de logische knooppunten A14/A10 te blijven gebruiken, waaronder de metaal-2-laag, de via-laag en de metaal-naar-diffusie-laag (MD-laag) (de laag die de source-/drain-diffusielagen verbindt met de eerste metaallaag).

Geert Vandenberghe, vicevoorzitter voor onderzoek en ontwikkeling op het gebied van structuurbewerkingstechnologie bij imec: „We hebben aangetoond dat we de CAR-gebaseerde technologie kunnen uitbreiden en pitch-waarden kunnen bereiken die met de CAR-gebaseerde single-print EUV-lithografie met 0,33 NA tot nu toe niet haalbaar waren. De CAR-gebaseerde structuurbewerking is een beproefde technologie die de halfgeleiderindustrie al tientallen jaren dient en zich onderscheidt door bewezen stabiliteit en fabricagebaarheid. Onze gegevens tonen aan dat deze technologie ook in het tijdperk van high-NA EUV-lithografie van grote waarde blijft en ons ecosysteem een belangrijk voordeel biedt bij de overgang naar het Ångström-tijdperk. Deze baanbrekende prestatie is mogelijk gemaakt door nauwe samenwerking met onze partners in het ecosysteem, waarbij vooral de gezamenlijke optimalisatie van CAR-materialen en lithografie-etsprocessen samen met onze materiaal-leveranciers een centrale rol speelde. Hiermee is de basis gelegd voor verdere optimalisaties die de opbrengst verbeteren en de CAR-prestaties richting nog kleinere afstanden verder ontwikkelen.“

De resultaten worden gepresenteerd op de SPIE-conferentie „Photomask Technology + EUV Lithography“ 2026 in bijdrage 14272-8. – Waarom de uitbreiding van chemisch versterkte resists cruciaal is voor de vroege invoering van high-NA EUV in HVM?, B. Baskaran et al.