Imec, pusat penelitian teknologi semikonduktor terkemuka, telah mengumumkan inovasi signifikan dalam proses produksi chip canggih dengan metode post-exposure bake (PEB) baru pada teknologi Extreme Ultraviolet (EUV). Penemuan ini melibatkan peningkatan konsentrasi oksigen selama tahap PEB yang mampu meningkatkan kecepatan fotoresist metal-oksida (MOR) hingga 20 persen. Peningkatan ini memungkinkan resist mencapai dimensi target dengan dosis EUV lebih rendah, sehingga meningkatkan throughput pemindai EUV dan menurunkan biaya eksposur.
Kecepatan fotoresist yang lebih tinggi berarti proses penerapan pola pada wafer menjadi lebih efisien. Dengan dosis EUV yang berkurang, waktu eksposur juga berkurang, sehingga mesin EUV dapat memproses lebih banyak wafer dalam waktu yang sama. Imec menyatakan bahwa hasil ini berlaku untuk formulasi MOR eksperimental maupun untuk bahan MOR komersial yang sudah tersedia di pasaran.
Peranan Oksigen pada Tahap Post-Exposure Bake
Selama tahap PEB, wafer yang telah terekspos cahaya EUV diproses untuk memicu reaksi kimia yang mengukir pola pada photoresist. Secara tradisional, proses ini dilakukan dengan gas atmosfer ruangan yang mengandung sekitar 21% oksigen. Namun, Imec mendemonstrasikan bahwa menaikkan kadar oksigen menjadi 50% dalam kamar PEB secara signifikan mempercepat reaksi kimia yang berlangsung di resist.
Penyesuaian komposisi gas ini belum umum dipertimbangkan sebagai cara untuk mengoptimalkan proses EUV. Penemuan ini membuka dimensi baru dalam pengaturan parameter produksi chip, khususnya pada stabilitas dan kualitas dimensi kritis (CD) serta kehalusan tepian pola (line-edge roughness atau LER). MOR sendiri dipilih karena kemampuannya yang lebih baik dibandingkan resist kimia amplifikasi (CARs) dalam mencapai resolusi tinggi dan mengurangi noise pola.
Implikasi Teknologi dan Tantangan Implementasi
Meskipun peningkatan kinerja sudah terbukti, tahap PEB sangat sensitif terhadap faktor suhu, durasi, laju pemanasan, dan komposisi atmosfer. Variasi kecil dapat berdampak besar pada hasil akhir pola dan tingkat cacat produk. Dengan demikian, penerapan metode baru ini membutuhkan modifikasi alat PEB agar dapat mengendalikan kondisi oksigen secara presisi.
Untuk penelitian ini, Imec mengembangkan alat khusus bernama BEFORCE, singkatan dari "Bake and EUV system with FTIR and Outgas measurement for Resist evaluation in Controlled Environment." Alat ini mengisolasi proses pemindahan wafer dan baking dari lingkungan fab yang biasa, memungkinkan pengaturan gas yang akurat dan pengukuran performa photoresist secara real-time. Agar inovasi ini dapat diterapkan secara industri, pabrik chip harus meminta produsen peralatan untuk meniru fungsi BEFORCE dalam mesin produksi mereka.
Manfaat Potensial untuk Industri Semikonduktor
Dengan kemajuan ini, throughput mesin pemindai EUV dapat ditingkatkan, yang sangat penting pada industri semikonduktor saat ini karena permintaan semakin tinggi untuk chip dengan spesifikasi canggih dan presisi ekstrem. Efisiensi eksposur yang membaik berpotensi menurunkan biaya produksi tiap wafer dan tiap chip meskipun dampaknya pada harga akhir produk konsumen mungkin kurang terasa.
Berikut adalah rangkuman dampak kenaikan oksigen selama PEB:
- Peningkatan kecepatan foto pada resist metal-oksida hingga 15-20%.
- Penurunan dosis EUV yang diperlukan untuk pencapaian dimensi target.
- Peningkatan throughput scanner EUV per jam.
- Potensi pengurangan biaya proses eksposur per wafer.
- Tantangan adaptasi proses dan peralatan untuk menjaga stabilitas dan kualitas produksi.
Prospek untuk Masa Depan Teknologi EUV
Penemuan Imec memberikan sinyal penting bahwa optimasi kondisi lingkungan selama proses PEB adalah salah satu "knob" atau titik pengaturan yang belum banyak dieksplorasi sebelumnya dalam teknologi EUV. Jika berhasil diindustrikan, teknik ini dapat memperkuat peran MOR sebagai resist unggulan untuk teknologi fabrikasi chip High-NA EUV, yang akan digunakan untuk produksi chip dengan fitur sangat kecil.
Penyesuaian komposisi gas di tahap baking juga menuntut evaluasi mendalam terkait stabilitas material jangka panjang, risiko oksidasi alat, serta keamanan pengoperasian. Oleh karena itu, kolaborasi erat antara laboratorium riset, produsen peralatan dan pabrik chip sangat diperlukan untuk membawa inovasi ini dari laboratorium ke lini produksi secara efektif.
Ivan Pollentier, peneliti senior di Imec, menyatakan bahwa hasil awal dari alat BEFORCE ini membuka jalan untuk studi lebih lanjut tentang pengaruh kondisi lingkungan pada variabilitas lithografi MOR. Produsen peralatan dapat menggunakan temuan ini sebagai panduan dalam mendesain peralatan baru yang memungkinkan produksi chip lebih cepat, stabil, dan efisien.
Teknologi EUV terus mengalami peningkatan seiring meningkatnya tuntutan untuk chip dengan performa dan efisiensi lebih tinggi. Metode post-exposure bake dengan oksigen terkonsentrasi adalah salah satu terobosan terbaru yang potensial mendongkrak produksi chip canggih di masa mendatang. Dengan adanya inovasi ini, industri semikonduktor dapat terus mendorong batasan teknologi litografi untuk menghasilkan wafer beresolusi lebih tinggi dengan biaya produksi yang kompetitif.
-
-
-
-
