Procédés visant à réduire la rugosité de ligne de résine
2. Procédés post-lithographie
3.2. Traitements plasma à base de dihydrogène
Les résultats de la section 2. o t o t ue le t aite e t de la si e à l aide d u plas a à base de dihydrogène conduit à une réduction du LWR de 10%. De ce fait, cette section traite de l utilisatio d u tel plas a sur les 2 cas de motifs utilisés précédemment.
3.2.1. Résultats expérimentaux
Le tableau IV.11 regroupe les résultats des valeurs de LWR avant et après traitement plasma à base de H2 (de même paramètres que ceux présentés dans la section 2.2) pour des motifs réalisés avec
- % ou sa s iais lo s de l e positio .
Tableau IV.11 : Effet du plasma H2 sur le CD et LWR des motifs de lignes de résine
CD LWR
Non-Biaisé Biais -50% Non-Biaisé Biais -50%
Référence 30.6 31.0 4.8 nm 3.1 nm
Plasma H2 29.1 28.7 4.3 nm 2.8 nm
Variation -5 % -7% -10 % - 9 %
Le traitement plasma à base de H2 appliqué sur des motifs de résine réalisés avec ou sans biais
o duit à u e di i utio si ilai e de LW‘ d e i o %. Les P“D de LW‘ de la figu e IV. pe ette t de isualise l effet de lissage ui i te ie t esse tielle e t da s le do ai e des composa tes hautes f ue es de LW‘, le do ai e des o posa tes asses f ue es est pas significativement impacté. a) 0.01 0.1 1 10 100 Référence non-biaisée H2 30s
P
S
D
(n
m
3 ) Nombre d'onde kn(nm-1 ) ²BF ² HF 1000 100 10 LWR = 4.8 nm Période Spatiale (nm) LWR = 4.3 nm b) 0.01 0.1 1 10 100 Référence biais -50% H2 30sP
S
D
(n
m
3 ) Nombre d'onde kn(nm-1) ²BF ² HF 1000 100 10 LWR = 3.1nm Période Spatiale (nm) LWR = 2.8 nmFig. IV.23: PSD de LWR de motifs L/S 32nmhp réalisées avec des biais négatifs de respectivement 0% (a) et -50% (b) et traités avec un plasma à base de H2
Tableau IV. 12 : Effet du plasma H2 sur les composantes fréquentielles du LWR
LWRBF LWRHF
Non-Biaisé Biais -50% Non-Biaisé Biais -50%
Référence 4.0 2.4 2.6 1.9
Plasma H2 3.8 2.4 2.0 1.4
Variation -5% 0% -22% -24%
Le ta leau IV. o fi e ue le lissage op e ue da s les o posa tes hautes f ue es de LW‘ et es de i es di i ue t d e i o %
3.2.2. Synthèse et discussion
L utilisatio de la o i aiso st at gie d itu e iais e gati e e t et d u t aite e t plasma à bas de H2 permet de diminuer encore un peu plus les LWR des motifs. La valeur de 4.8nm de
LWR dans le cas de lithographie sans biais peut-être abaissée jus u à e i o 2.8nm avec cette o i aiso d app o hes e ui o espo d à u e du tio de LW‘ totale d e i o 41%. Le lissage
i te ie t ue da s le do ai e des o posa tes hautes f ue es de ugosit .
4. Conclusions du chapitre
Dans ce chapitre IV, o a pu oi da s u p e ie te ps ue l tape de d eloppe e t appo te u e o t i utio au aleu s de LW‘ o te ues pa lithog aphie. Le a ue de te ps a epe da t pas pe is de pou oi pousse l tude de l effet du p o d de d eloppe e t su le LW‘. N a oi s, il appa ait ue da s des o ditio s de o t aste d i age a lio es, appo t es pa l utilisatio de otifs iais s gati e e t, o puisse d jà fai e a ie de uel ues pou e ts la aleu de LWR en fonction des conditions de développement choisies. C est u pa a t e du p o d lithog aphi ue u il faut opti ise da s des t a au ult ieu s.
Da s u deu i e te ps, ous a o s e plo l effet de t aite e ts dits post-lithographie, en particulier des recuits et des traitements plasmas. Les conditio s essai es à la alisatio d u p o d de lithog aphie le t o i ue asse e gie i pli ue t l utilisatio d u fil de si e relativement peu épais. Dans le cas du traitement thermique des motifs de résine, on a pu diminuer le LW‘ d u a i u d u e dizai e de pou e ts tout e li ita t l aug e tatio du CD de la lig e de 4% environ (ce qui est en accord avec des travaux de la littérature). Le lissage de LWR apparait essentiellement dans le domaine des composantes hautes fréquences de LWR. De plus, le phénomène de lissage apparait à des températures proches de 110°C inférieures aux températures de transition vitreuse du matériau de résine sous forme de poudre (Tgbulk=118°C) et sous forme de film fin
(Tgfilm=145°C) et les motifs fluent pour des températures supérieures à 120°C pour des traitements
d u e du e de i utes. Cela sugg e ue les haî es de la su fa e des otifs aie t u e o ilit suffisa te pou ue des e uits d u e du e de i utes appo te t u lissage du LW‘. Cepe da t, les études ne permettent pas de conclure si les chaînes en surface des motifs ont bien une mobilité supérieure au reste de du motif ou si l o fait fa e à u o p o is te ps/te p atu e. D ap s la litt atu e, il se le gale e t ue l a e uise e t de l paisseur pour des films polymère conduise à des a iatio s de o ilit des haî es pol e au sei du fil , ais u il e iste u e diff ence de comportement entre un film (2D) et des motifs (3D). On peut également trouver dans la littérature que la surface des motifs ne soit probablement de composition identique au reste du motif ce qui
pourrait également influer sur la mobilité des chaînes en surface des motifs. Dans le cas des t aite e ts plas a, à sa oi des plas as à ase d HB o ti u et puls , d HB /O2 et de H2, la
meilleure réduction de LWR est obtenue avec un plasma à base de H2 et est d e i o % pou u CD
di i u d e i o %. C est i f ieu au aleu s de du tio s appo t es da s la litt atu e pou les résines 193nm. Bien que le rayonnement VUV des plasmas conduisent à des modifications physicochimiques similaires à ce qui a été rapporté pour les résine 193nm, celui-ci ne permet pas la réorganisation des chaînes polymères et au lissage du motif. Les traitements plasma qui permettent une amélioration de rugosité, tels que HBr/O2 et H2, sont ceux qui présentent une certaine réactivité
chimique avec la résine et qui conduisent à une gravure isotrope.
Finalement, afin de pousser la réduction de LWR au maximum, des combinaisons de stratégie d iture utilisant des motifs biaisés négativement avec les traitements post-lithographies ont été e plo es. Les tudes o t o t u e o i a t des otifs iais s à -50% à traitement thermique ou un traitement plasma H2, des di i utio s de LW‘ d e i o % et 41 % respectivement ont pu
t e o te ues. A la fi de la th se, j ai pu p opose u p o d lithog aphi ue pe etta t de alise des motifs L/S 32nmhp présentant une rugosité de 2.9nm (gamme spectrale de LWR de 10.8 à 1.076µm). Ce procédé bien que gourmand en dose et donc chronophage avec le Vistec SB3054, a pe is d attei d e les sp ifi atio s lithog aphi ues du œud te h ologi ue .
Il reste encore du chemin à pa ou i pou attei d e les sp ifi atio s des œuds i f ieu s à 20nm qui visent des rugosités inférieures à 1.7nm. Il est vraisemblable que cela nécessite le développement de nouveaux matériaux et de nouveaux procédés de lissage. Il est de même probable
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