La collaborazione spinge i limiti della litografia

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01Il prolungamento della Legge di Moore richiede una combinazione di riduzioni in scala dal punto di vista sia fisico, sia funzionale, laddove la nostra sfida principale nella litografia consiste nel continuare a spingere i limiti fisici della miniaturizzazione in un modo controllato ed economicamente conveniente. In qualità di centro di collaborazione dell’industria in quest’area, imec sta giocando un ruolo fondamentale nell’aiutare l’industria ad affrontare le principali sfide tecniche verso la miniaturizzazione fisica continua. Ciò viene realizzato su più fronti. In primo luogo, è in corso un lavoro sulla litografia ottica, in cui cerchiamo di portare fuori ogni cosa sia possibile dalla litografia ad immersione, attraverso il miglioramento della risoluzione e il controllo della variabilità. Il miglioramento della risoluzione per l’immersione è ottenuto sia attraverso un grado superiore di definizione della geometria su più livelli, sia sfruttando le proprietà uniche di nuovi materiali come nell’autoassemblaggio diretto o Dsa.


L’autoassemblaggio diretto
Nella tecnica Dsa, vengono creati degli schemi geometrici con risoluzioni submicrometriche tramite la separazione di micro-fasi di catene polimeriche appositamente ingegnerizzate, dette copolimeri di blocco, che sono dirette secondo orientamenti specifici attraverso schemi guida generati litograficamente. La minimizzazione dell’impatto della variabilità è effettuata dapprima sviluppando tecniche per misurare, ottimizzare e controllare la finestra dei processi di lavorazione, e quindi adottando trucchi intelligenti di definizione della geometria per neutralizzare la variabilità residua. Esempi di simili trucchi, per l’ottimizzazione congiunta di più fasi di processo singole (litografia, attacco chimico, deposizione, ecc.), includono una varietà degli schemi di integrazione auto-allineati attualmente in fase di sviluppo.

La litografia Euv
Ma ovviamente gli occhi sono puntati sulla litografia Euv, che è ritenuta necessaria per continuare a miniaturizzare dal punto di vista fisico in modo economicamente conveniente. Gli istituti di ricerca come imec stanno aiutando l’industria a comprendere quando e come introdurre questa tecnologia. Certamente le prestazioni degli strumenti - e più nello specifico la rampa di alimentazione stabile della sorgente di luce - sono un prerequisito per l’introduzione del processo di litografia Euv. L’anno scorso Asml ha prodotto alcuni risultati molto promettenti in questo campo. Tuttavia, esiste un intero ecosistema coinvolto nella litografia Euv, costituito da materiali, maschere, dalla comprensione dei concetti fondamentali di elaborazione delle immagini, e dallo sviluppo di tecniche computazionali - ed è su tale ecosistema che imec si concentra. La risoluzione della litografia Euv è attualmente limitata dai materiali; per questo motivo imec ha messo a punto un solido programma di collaborazione con i fornitori di materiali, allo scopo di sviluppare nuove piattaforme per la deposizione del fotoresist, che ora sono alla base delle attività dell’industria in questo ambito. È in corso anche un lavoro di ricerca sugli aspetti legati alle fotomaschere. La nostra solida collaborazione con il consorzio giapponese Eidec è finalizzata a comprendere le potenzialità dei nuovi sistemi di ispezione delle maschere e a collegare i risultati ottenuti con le prestazioni di stampa. Inoltre, imec ha lanciato nel 2015 un programma di grande successo sui film, costituiti da uno strato molto sottile e separato, progettato per proteggere la superficie della maschera dalle particelle. Stiamo ora esplorando diversi nuovi tipi di film e abbiamo allestito una unità di test per la caratterizzazione dei campioni sviluppati in tutto il mondo. Infine, molti sforzi sono concentrati sulla comprensione delle interazioni complesse fra la sorgente di luce, le maschere, i sistemi di lenti e il fotoresist e sull’impiego di tecniche computazionali per ottimizzare lo schema ottenuto.

La collaborazione è fondamentale
Considerando tutti questi aspetti tecnici, diventa chiaro che la collaborazione è fondamentale per continuare il progresso delle tecniche litografiche. Molti soggetti sono coinvolti e tutti devono lavorare insieme e contribuire con il proprio tassello del puzzle. imec ha il ruolo di mettere assieme questi soggetti e comprendere come tutti i tasselli si combinano. Ciò viene fatto all’interno del nostro programma Cmos di base, che raccoglie tutti i principali produttori di chip, di attrezzature e di materiali. Ma anche il centro di coordinamento dei fornitori che imec ha istituito alcuni anni fa è diventato una parte molto importante della piattaforma di collaborazione. I fornitori di attrezzature e di materiali possono valutare i loro prodotti fin dalle prime fasi dello sviluppo della tecnologia, ed ottenere prezioni riscontri su come ottimizzarli ulteriormente. Nel processo di collaborazione essi portano con sé non solo attrezzature e materiali allo stato dell’arte, ma anche conoscenze ed esperienze preziose, che contribuiscono a portare avanti gli sviluppi di imec e a consolidare in questo modo il programma Cmos. Nel 2015 sono state avviate diverse collaborazioni con i fornitori, che hanno chiaramente iniziato a fornire i loro frutti. In sintesi, operando come centro di collaborazione dell’industria, imec sta rivestendo un ruolo prezioso nello spingere oltre i limiti della miniaturizzazione fisica.

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