【前沿技术】imec 加快开发High-NA EUV图案化生态系统

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来源：《半导体芯科技》杂志6/7月刊

在2022SPIE先进光刻和图案化技术会议上，领先的纳米电子和数字技术研究创新中心imec展示了其在High-NA（高数值孔径）图案化生态系统方面取得的重大进展，这些工作是专门为imec-ASML High-NA联合实验室而做的，该实验室将重点专注于研制全球第一台 0.55NA EUV极紫外光刻原型设备工具。High-NA EUV光刻技术将是推动摩尔定律超越2纳米技术节点的关键。据报道，imec在开发图案化和刻蚀工艺、筛选新的光刻胶和底层材料、改进计量和光掩模技术方面取得了进展。

“imec正在与ASML合作开发全球首台原型0.55NA EUV扫描式光刻机EXE:5000所需要的High-NA技术。与目前的 0.33NA EUV光刻技术相比，High-NA EUV光刻有望在减少曝光显影次数的情况下，实现2纳米以下制程的逻辑芯片所需的关键特征图案化。”imec首席执行官Luc Van den hove表示，“我们的职责是与全球图案化生态系统密切合作，确保及时提供先进的光刻胶材料、光掩模、计量技术、（变形）成像策略，以及图案化技术——从而充分受益于High-NA EUV扫描式光刻机所提供的分辨率增益。在今年的SPIE先进光刻会议上，我们在High-NA EUV光刻方面有12篇文章，表明我们正在为生态系统做好准备。”

为了推出首个High-NA EUV原型系统，我们正在提高当前 0.33NA EUV图案化技术的分辨率能力，以预测用于印刷细线/空间和接触孔的更薄光刻胶的性能。除了图案塌陷之外，imec还将线边缘粗糙度(LER)确定为使用薄型光刻胶薄膜进行图案化线/空间的最关键参数之一，并提出了减轻图案粗糙度的策略（例如，通过调整照明和掩模条件）。此外，imec及其材料供应商展示了在High-NA条件下筛选具有良好图案转移能力的新型光刻胶材料（如金属氧化物光刻胶）和底层材料的结果。他们还提出了专门的图案化和刻蚀方案，旨在减少缺陷和随机印刷失败。（论文编号 12051-7；12055-4；12056-28）

向更小的特征尺寸（例如，10nm宽的线）和更薄的光刻胶薄膜（20nm及以下）的过渡，在两个重要方面对计量提出了挑战。首先，计量学家需要应对CD-SEM工具大幅降低的图像对比度。其次，对小于10nm的特征进行成像的需求（考虑到重叠性能、LER和随机打印失败），需要具有更高分辨率的计量工具。

imec先进图案化项目总监Kurt Ronse介绍：“imec及其合作伙伴采取了几个方向来应对这些挑战。研究表明，通过调整现有计量工具的操作条件，可以显著提高图像对比度。在深度学习框架（如基于深度学习的去噪）的支持下，专用软件可以进一步增强图像分析和缺陷分类。最后，通过与计量供应商的密切合作，imec探索了用于可靠测量小特征的替代计量技术，例如高通量扫描探针计量和低压像差校正SEM。”（论文编号12053-2；12053-3；12053-5；12053-22；12053-43；12053-64）

imec模拟了EUV掩模缺陷（更具体地说，多层掩模结构的侧壁波纹缺陷和光吸收层线边缘粗糙度）对22纳米导线间距或线宽成像的影响。“从这项研究中可以清楚地看出，掩模缺陷对最终晶圆图案的影响越来越大，这表明掩模设计规则需要变得更加严格，”Kurt Ronse补充道。“这些发现使我们能够确定High-NA EUV光刻的掩模规格。此外，我们与ASML和我们的材料供应商一起，探索用于承载图案的掩模光吸收层的新型材料和架构。在这种情况下，我们首次进行了曝光，以评估使用低n衰减相移掩模对通孔层和线/空间成像的影响。采用低n吸收材料的掩模作为当前使用的Ta基材料的替代品，被证明可以改善晶片上的掩模 3D效果，从而有助于增加High-NA焦深。”（论文编号 12051-37；12051-51；12051-56）

纳米及以下制程的关键。从0.33NA到0.55 High-NA EUV光刻技术的转变为光刻界提供了一个重要的机会，需要在很短的时间内共同应对挑战并为该工具的推出做好准备。在imec-ASML High-NA EUV联合实验室中，双方一起专注于伴随High-NA EUV扫描式光刻机开发而来的基础设施准备工作。imec预计在2025年将在大批量制造环境中引入第一台High-NA EUV光刻设备。为此，imec依靠并邀请所有材料和设备供应商为建立完整的High-NA生态系统做出贡献。