IBM이 2015년 글로벌파운드리, 삼성과의 파트너십으로 기능적 7nm 테스트 칩을 처음 공개했을 때, 1년 내 제조 준비가 될 것으로 예상했습니다. 오늘날 반도체 산업은 가속화되고 있으며, IBM은 7nm 노드 이후 다음 세대 노드로의 경로를 제시하고 있습니다.
올해 국제광학포토닉스학회(SPIE) 첨단 리소그래피 컨퍼런스에서 IBM은 7nm 노드 이후 기술 진전을 조명하는 7편의 논문을 발표했습니다. 모두 극자외선(EUV) 리소그래피를 중심으로 합니다.
서브나노미터 트랜지스터 치수와 원자 스케일 상호연결 달성은 고해상도이면서 공정 효율적인 패터닝 기술을 요구합니다. EUV는 이전 리소그래피 방법의 해상도 한계를 넘어선 단일 노광 솔루션을 제공합니다. 7편의 SPIE 발표는 신뢰할 수 있는 7nm 및 미래 노드를 위한 EUV 마스크 설계, 레지스트 화학, 공정 통합의 핵심 개발을 강조합니다.
마이클 크루즈, 니콜 솔니에, 데렌 던은 배선 기하학의 미세 조정이 EUV 인쇄성을 극적으로 개선할 수 있음을 입증했습니다. Figure 1은 최적화된 마스크 형상이 7nm 임계치 이하 치수에서 연속적이고 끊김 없는 라인을 가능하게 하여 전기적 변동성을 줄이고 수율을 높임을 보여줍니다.
Figure 1: 2D 금속 배선 대비 최적화. 이 개선으로 7nm 노드에서 달성된 것보다 20-30% 더 작은 피처를 견고하게 인쇄할 수 있어 물리적, 전기적 변동성을 크게 낮춥니다.
마틴 버크하르트의 시뮬레이션은 전체 주기율표를 다루며 EUV 광학 변경 없이 더 높은 대비를 제공할 마스크 소재를 식별합니다. 이 첨단 합금으로 마스크를 제작하면 현재 EUV 인프라를 유지하면서 7nm 이후로 원활한 스케일링이 가능해집니다.
라비 보남은 EUV 인쇄 라인의 거칠기 측정 및 최소화에 대한 포괄적 방법론을 제시합니다. 그의 작업은 가장 매끄러운 피처를 산출하는 공정 조건을 정확히 지적해 제조 가능성과 칩 성능을 직접 개선합니다.
다리오 골드파브는 EUV 레지스트와 무기 하드마스크 간 화학을 조사합니다. Figure 2에 예시된 표면 상호작용 맞춤화로 그는 실리콘 하드마스크 위 레지스트의 최초 신뢰할 수 있는 패터닝을 달성했습니다. 이는 EUV 패턴을 기판으로 전송하는 데 중요한 단계입니다.
Figure 2: 이전에 무기 실리콘 하드마스크와 호환되지 않던 EUV 레지스트가 표면 커스터마이징 후 성공적으로 패터닝됨.
인디라 세샤드리는 얇은 폴리머 브러시가 EUV 인쇄 피처와 기판 간 접착 촉진제로 작용할 수 있음을 보입니다. 이 접근법은 식각 중 설계 충실도를 보존하여 최소 피처 크기에서 높은 수율을 보장합니다.
루치아나 멜리는 7nm 및 그 이상에서 요구되는 낮은 결함도에 필요한 소재와 공정 개선을 식별하는 체계적 결함 검사 워크플로를 제시합니다.
아누자 데 실바는 30nm 이하 배선 회로의 단일 노광 EUV 패터닝을 시연합니다. 이는 7nm 노드를 넘어서는 치수입니다. Figure 3은 최초 7nm 능력에서 다음 세대로의 도약을 보여주며 진전과 남은 과제 모두를 강조합니다.
Figure 3: 통합 이미징과 소재 혁신으로 IBM이 7nm 노드 이후 요구되는 피처 크기 생산 가능.
7nm 칩은 손톱 크기 면적에 200억 트랜지스터를 집적해 데이터 분석, 인지 컴퓨팅, 차세대 모바일 응용에서 전례 없는 성능을 가능하게 합니다. SPIE에서 발표된 연구는 업계를 견고한 단일 노광 EUV 공정으로 추진하고 지속적인 스케일링과 성능 향상의 길을 닦습니다.
2017 SPIE 추가 IBM 발표
나노물질
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