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IEDM 2019

»Die Skalierung geht mindestens zehn Jahre weiter«

10. Dezember 2019, 20:43 Uhr | Gerhard Stelzer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

EUV-Lithographie und High-NA-Systeme

Mit der zunehmenden Einführung der EUV-Lithographie bei den Kunden verbessert ASML die Leistung von EUV-Scannern weiter in Richtung höherer Durchsatz und Systemverfügbarkeit, um die Produktivität weiter zu steigern und Kosten zu senken. Seit den Anfängen der heutigen Plattform von Belichtungsgeräten zeigt sich eine 17-fache Verbesserung der Leistung der EUV-Lichtquellen. Das neueste Produkt, der NXE:3400C, ist für einen Durchsatz von 170 Wafern pro Stunde ausgelegt.
Für die Anwendung der EUV-Lithographie über die erste Generation von Halbleiterbauelementen hinaus sind noch Fortschritte in mehreren Bereichen erforderlich, um eine einzige Strukturierung bei niedrigeren k1-Werten zu ermöglichen. Ein Bereich betrifft EUV-Resistmaterialien. EUV-Resists mit besserer Auflösung lassen sich realisieren, wenn Materialien mit höherer Absorption und einfacherer Resistchemie eingesetzt werden, um sowohl Photonenschussrauschen als auch chemische Schwankungen zu bekämpfen. Dies steht im Einklang mit der Behauptung dass Metalloxidresiste ihr Potenzial als Materialien für Low-k1-Anwendungen bewiesen haben, obwohl noch weitere Entwicklungen erforderlich sind, um sie zur Reife zu bringen. Ein weiterer Bereich ist das Absorbermaterial der EUV-Maske. TaBN ist das aktuelle Standard-Absorbermaterial. Bei der Low-k1-Bildgebung führt der ausgeprägtere dreidimensionale Effekt der Maske zu einer Verschlechterung des Bildkontrasts und möglichen Kantenplatzierungsfehlern. Diese negativen Auswirkungen können durch den Einsatz von optimierten Absorbermaterialien gemildert werden.

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ASML und der Partner Carl Zeiss haben mit der Entwicklung des EUV-Belichtungssystems EXE:5000 der nächsten Generation mit 0,55 NA mit weiter verschärften Spezifikationen begonnen, um eine kontinuierliche Skalierung von Halbleiterbauelementen während des nächsten Jahrzehnts zu ermöglichen. Ziel ist es, EUV-Single-Patterning bis zu einem minimalen Pitch unter 20 nm voranzutreiben. Für die Entwicklung des EXE:5000 HighNA-Systems haben bereits oder finden noch Erweiterungen und ein Ausbau der weltweiten Anlagen von ASML statt. In Verbindung mit dem Belichtungssystem werden neue EUV-Quellen mit höherer Leistung entwickelt, um die Produktivität zu steigern. 500 W an EUV-Leistung wurden kürzlich im firmeneigenen F&E-Labor in San Diego demonstriert. Mit erhöhter Quellenleistung und verbesserter optischer Übertragung erreicht das 0,55-NA-System einen Durchsatz von 185 Wafern pro Stunde. Bei einer solchen Durchsatzzahl stellt das Single-Patterning mit 0,55-NA-Systemen eine Kosteneinsparung gegenüber Multiple Patterning mit 0,33-NA-Systemen dar.