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Evalua&on  of  EUV  resist  performance    with  interference  lithography    in  the  range  of  22-­‐7  nm  HP

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Academic year: 2022

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(1)

Paul Scherrer Institute

Evalua&on  of  EUV  resist  performance    with  interference  lithography    

in  the  range  of  22-­‐7  nm  HP  

Yasin  Ekinci,  M.  Vockenhuber,  L.  Wang,  M.  Hojeij,  and  N.  Mojarad    

Paul  Scherrer  Ins&tute,  Switzerland    

(2)

Outline  

Yasin  Ekinci,  PSI                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Page:  2  

n  XIL-­‐II:  EUV-­‐IL  tool  @  PSI  

n 

EUV-­‐IL  and  its  performance  

n  Evalua>on  of  resists  for  16  nm  HP  

n 

2  CARs  and  4  inorganic  resists  

n  Evalua>on  of  resists  towards  11  nm  HP  

n  Conclusions  and  Outlook  

n 

Review  and  discussion  of  the  current  status  and  for  22-­‐7  nm  HP    

(3)

EUV  Interference  Lithography  

n 

Source  with  spa>al  coherence  

n 

Transmission  diffrac>on  gra>ngs  

n 

No  depth  of  focus:  Mask-­‐to-­‐wafer  =  0.3-­‐10  mm  

n 

Well  defined  image:  pitch  independent  areal  image.  

n 

High  resolu>on:    

n 

Theore>cal  limit=  3.5  nm  

n 

Current  limit  =  7  nm  (

Limited  by    mask  wri>ng)  

n 

Variable  wavelength:  

See  in  the  poster  session:    

BEUV  Lithography,  Paper  8679-­‐75    

Substrate   Mask  

(4)

XIL-­‐II:  EUV-­‐IL  @  PSI  

n  On-­‐site  clean  room:  

n  Spin-­‐coater,  wet-­‐bench,  hot-­‐plates,  microscope,  developer,  op>cal  thickness  measurement  

n  In  clean  room  environment  with  amine  filters.  

Yasin  Ekinci                                                                                                              Page:  4  

Control        Process            Exposure  

room                room                    room  

(5)

Dose  to  clear  curves  

Resist name Supplier Thickness Sensitivity(*) mJ/cm

2

Resist-A Shin-Etsu 35 nm 4.5

Resist-B JSR 30 nm 15

Inpria/X15JB Inpria 20 nm 25 Inpria/XE15IB Inpria 20 nm 47

HSQ/TMAH Dow Chem. 35 nm 82

HSQ/351 Dow Chem. 35 nm 294

(*)  Dose  for  50%  

clearance  

  (**)  aging  of  

inroganic  resists  

(6)

Monitoring  results  during  last  16  months:  Resist-­‐A  

Yasin  Ekinci,  PSI                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Page:  6  

! HP!30!nm! HP!22!nm! HP!20!nm! HP!18!nm!

Average!dose![mJ/cm

2

]! 9.80! 9.65! 9.71! 9.51!

Standard!deviation! 0.94! 0.87! 0.79! 0.67!

Systematic!error! 0.98! 0.97! 0.97! 0.95!

Thickness=35  nm   PAB:  105  °C/  90  s     PEB:  90  °C/90  s  

Dev:  2.38%  TMAH/  30s  

(7)

Comparison  of  Resists  (22  nm  to  16  nm  HP)  

t=35  nm    

   

  t=30  nm    

     

  t=25nm      

 

  t=20  nm  

(8)

Resist-­‐B  

Yasin  Ekinci,  PSI                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Page:  8   Thickness=30  nm  

PAB:  130  °C  /  60  s     PEB:  100  °C  /  60  s   Dev:  2.38%  TMAH/  30s  

(9)

State  of  the  art  for  16  nm  HP  

(10)

CARs  towards  11  nm  HP?  

Yasin  Ekinci,  PSI                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Page:  10  

Resist-­‐B  

Thickness=  30  nm  

Resist-­‐B  

Thickness=  25  nm  

(11)

Resist-­‐B:  CD,  LER  

Resist-­‐B  

Thickness=  30  nm  

Resist-­‐B  

Thickness=  25  nm  

(12)

Inorganic  resists  

Yasin  Ekinci,  PSI                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        Page:    12  

!!!

!

! ! ! !!

!

! ! ! !

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!

hp!8nm! hp!9!nm! hp!10!nm! hp!11!nm!

hp!7!nm!

Inpr ia /IB   H SQ   H SQ  

(13)

Contact  holes  

! !

! ! ! !

! ! !

!!!

!!! ! ! ! ! !!

!!! ! ! ! !!

HP!25!nm! HP!16!nm! HP!14!nm! HP!11!nm!

!

HP!23!nm! HP!20!nm! HP!15!nm! i!HP!11!nm!

Nega>ve  tone  resists  

CHs   In  HSQ  

Dots  

In  HSQ  

Dots  

In  Inpria  

(14)

Progress  of  PSI’s  tool  

Yasin  Ekinci,  PSI                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        Page:    14  

Theore>cal  limit  of  

3.5  nm  in  2019  

(15)

Cross-­‐sec>ons  and  etching:  preliminary  results  

!

! !!

!

! !

! !

HSQ  lines  @  8  nm  HP   Si  nanowires  @  15  nm  HP  

Si  nanowires  @  11  nm  HP  

(16)

EUV-­‐sensi>ve  inorganic  resists  

Yasin  Ekinci,  PSI                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Page:  16  

HP  12  nm  

Inpria/JB   HP  8  nm  

Inpria/IB  

E-­‐size=75-­‐80  mJ/cm

2

  E-­‐Size=160-­‐200  mJ/cm

2

 

IB  will  probably  can  go  well  below  8  nm  HP  

(17)

EUV  resists:  State  of  the  art  

HP  8  nm   Inpria/IB  

HP  14  nm   Resist-­‐B  

HP  16  nm   Resist-­‐B  

HP  18  nm   Resist-­‐A   HP  12  nm  

Inpria/JB  

(18)

Conclusions  &  Outlook  

Yasin  Ekinci,  PSI                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Page:  18  

n 

Demonstra>on  of  paherning  down  to  7  nm  HP  

n 

EUV  photons  can  do  it.  

n 

EUV-­‐sensi>ve  materials  available  

n 

Tools  available  

n 

State-­‐of-­‐the-­‐art  is  very  promising  and  highly   advanced.  

n 

State  of  the  art  defines  the  measure  of  the   progress:      

n 

(1)  Tuning  of    dose-­‐HP    

n 

(2)  Progress  in  dose  and  HP      

n 

Is  there  any  CAR  in  future?  

n 

With  decreasing  HP:  pahern  collapse  becomes  the   limi>ng  factor  

n 

PaIern  collapse  mi>ga>on  will  improve  the   LER  and  can  decrease  the  HP  for  same  dose.  

n 

Future  targets  should  be  realis>c:  

n 

For  16  nm  HP:  Esize  =  10-­‐  30  mJ/cm

2

 

n 

For  11  nm  HP:  Esize  =  40-­‐  80  mJ/cm

2

.  

n 

For    7    nm  HP:  Esize  =  80-­‐  200  mJ/cm

2

.  

Acknowledgments:  We  thank  the  resist  suppliers:  Inpria,  Shin  Etsu,  and  JSR.  

Thank  you  for  your  a`en&on!  

Referenzen

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