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Halbleiterfertigung Imec steigert EUV-Lithografie-Durchsatz durch Sauerstoff-Injektion

Quelle: Pressemitteilung 2 min Lesedauer

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Imec VZW

Das Forschungszentrum Imec hat eine Methode entwickelt, um den Durchsatz in der EUV-Lithografie zu erhöhen. Durch erhöhte Sauerstoffkonzentration während des Einbrennschritts nach der Belichtung lässt sich die erforderliche Belichtungsdosis von Metalloxid-Resists um 15 bis 20 Prozent reduzieren.

Die Beforce-Plattform von Imec.(Bild: Imec)
Die Beforce-Plattform von Imec.
(Bild: Imec)

Forscher des Imec demonstrieren erstmals, dass die Kontrolle der Gaszusammensetzung während kritischer Lithografieschritte die Leistung von Fotolacken in der EUV-Strukturierung erheblich verbessern kann. Konkret zeigen die Wissenschaftler, dass wenn der sogenannte Post-Exposure-Bake-Schritt – ein Wärmebehandlungsschritt nach der Belichtung – unter erhöhter Sauerstoffkonzentration durchgeführt wird, die Lichtempfindlichkeit von Metalloxid-Resists (MOR) deutlich steigt.

„Wir beobachten eine um 15 bis 20 Prozent höhere Lichtempfindlichkeit, wenn die Sauerstoffkonzentration während des Einbrennprozesses von atmosphärischen 21 Prozent auf 50 Prozent erhöht wird“, erklärte Ivan Pollentier, Senior Researcher bei Imec, im Umfeld der SPIE Advanced Lithography + Patterning Conference 2026 im Februar. „Das ist der erste Nachweis, dass eine sorgfältige Kontrolle der Gaszusammensetzung die erforderliche EUV-Belichtungsdosis erheblich reduzieren kann.“ Eine niedrigere Dosis bedeutet kürzere Belichtungszeiten pro Wafer und damit höheren Durchsatz in der Chipproduktion.

Grafik, die den Einfluss der Sauerstoffinjektion auf die für den Druck erforderliche EUV-Dosis sowohl für das Modell als auch für das gewerbliche MOR zeigt. Bei Sauerstoffkonzentrationen über 21 % (Sauerstoff in der Umgebungsluft) wird eine deutliche Verringerung der EUV-Dosis festgestellt.(Bild: Imec)
Grafik, die den Einfluss der Sauerstoffinjektion auf die für den Druck erforderliche EUV-Dosis sowohl für das Modell als auch für das gewerbliche MOR zeigt. Bei Sauerstoffkonzentrationen über 21 % (Sauerstoff in der Umgebungsluft) wird eine deutliche Verringerung der EUV-Dosis festgestellt.
(Bild: Imec)

Metalloxid-Resists gelten als vielversprechende Alternative zu chemisch verstärkten Resists (CAR), da sie eine höhere Auflösung, geringere Kantenrauheit und bessere Strukturübertragung bei dünnen Lackschichten bieten. Sie eignen sich besonders für die High-NA-EUV-Lithografie, die für die Fertigung von Chips mit Strukturbreiten unter drei Nanometern erforderlich ist.

Die Ergebnisse wurden mit dem Beforce-Tool erzielt, einer Forschungsplattform, die Imec speziell entwickelt hat, um Lithografieschritte unter präzise kontrollierten Umgebungsbedingungen durchzuführen. „In kommerziellen EUV-Clustern werden Wafer im Vakuum belichtet und dann zur Einbrenneinheit unter atmosphärischen Bedingungen transportiert“, so Kevin Dorney, Leiter des F&E-Teams bei Imec. „Unser Beforce-Tool isoliert diese Schritte von der Reinraumatmosphäre und ermöglicht präzise kontrollierte Gasinjektionen.“

Um die Ergebnisse in der Produktion nutzbar zu machen, arbeitet Imec an einem tieferen Verständnis des chemischen Mechanismus während des Einbrennprozesses. Aktuell laufen Experimente mit integrierter Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie, um chemische Veränderungen unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu erfassen. Anlagenhersteller können die Erkenntnisse nutzen, um ihre Lithografie-Systeme für höheren Durchsatz und bessere Stabilität anzupassen. Das Beforce-Tool steht Imec-Partnern für die Resist-Bewertung zur Verfügung. Zu den Forschungsergebnissen wurden im Rahmen der SPIE-Veranstaltung zwei Talks gehalten, die Sie auf Abruf ansehen können. (sb)

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