13 juli 2012
Een nieuwe reparatietechnologie van TNO en Intel voor chips en maskers
Bestaande technologieën om kleine maar kritische fouten op IC's en lithografische maskers te repareren, schieten binnen enkele jaren tekort in resolutie en zuiverheid. TNO en Intel hebben recent aangetoond dat met een bundel gefocusseerde helium-ionen de eisen wel kunnen worden gehaald. Er zijn dotjes en lijntjes metaal aangebracht met een zuiverheid van 41%: een wereldrecord. Ook de benodigde hoge resolutie is aangetoond. Verdere ontwikkeling is nog nodig om het fab-klaar te maken.
Afbeelding 1: een voorbeeld van de hele lage overspray van helium geinduceerd platina depositie. All letters O zijn nog open van binnen en alle kleine letters met een hoogte van 65 nm zijn keurig van elkaar gescheiden.
Afbeelding 2: De helium-ionen microscoop (HIM) van Carl Zeiss.
Plaatselijk puur en precies deponeren
Deze ontwikkeling is eerder deze maand beschreven in de wetenschappelijke publicatie Journal of Vacuum Science & Technology-B. De experimenten zijn uitgevoerd in het Van Leeuwenhoek Laboratorium van TNO in Delft met een speciaal daarvoor uitgeruste helium-ionen microscoop (HIM) van Carl Zeiss. Eerder heeft TNO het nieuwe depositieproces, samen met de TU-Delft en Carl Zeiss, gekarakteriseerd en geoptimaliseerd. In de recente samenwerking met TNO, nam Intel de analyse van de materialen voor zijn rekening en bracht veel kennis van de toepassing in.
Intel is enthousiast over de geobserveerde extreem lage “overspray” na het aanbrengen van een metaal met helium ionen. Overspray is het onbedoeld aangroeien van een voetje naast het doelgebied: een mogelijke oorzaak van kortsluiting naar geleiders in de buurt van het voetje. In de huidige procesflow is een agressieve reinigingsstap nodig om het voetje te verwijderen. Die kan mogelijk worden vermeden als het materiaal met helium-ionen wordt aangebracht.
Verdubbeling wereldrecord
In het depositieproces wordt een ‘precursor’, een metaalhoudende organische stof, door een bundel actieve deeltjes vastgebakken op een oppervlak. Traditioneel worden daarvoor bundels elektronen of galliumionen gebruikt. Met elektronen kan een heel hoge resolutie worden gehaald; met gallium zijn de zuiverste materialen neer te slaan. De resolutie die met bundels heliumionen wordt bereikt, is gelijk aan die van elektronenbundels en de gemeten metaalzuiverheid is maar liefst 41%: bijna een verdubbeling van het oude wereldrecord voor deze techniek. Daarmee combineert heliumionendepositie de resolutie van elektronenbundels met de productzuiverheid van bundels van galliumionen.
Verdere optimalisatie
Verdere optimalisatie van het proces is nodig om er in de praktijk IC’s en maskers mee te kunnen repareren. De onderzoekers zien mogelijkheden om de doorvoer voldoende op te voeren en tegelijkertijd de helium-ionendosis zo laag te houden dat de schade aan de onderliggende silicium wafer beperkt blijft. Naast het project met Intel werkt TNO binnen het NanoNextNL consortium aan procesontwikkeling gericht op het repareren van EUV maskers met heliumionen.
