El principal cambio de proceso que afecta el rendimiento es el error de colocación de bordes (EPE). Esto ocurre cuando se muestran irregularidades inesperadas a nanoescala en los bordes y paredes laterales de los patrones fotorresistentes. Estas irregularidades son aleatorias y coloquialmente se denominan rugosidad del borde de la línea (LER). A medida que los tamaños de los dispositivos continúan reduciéndose, los artefactos del LER pueden afectar seriamente el control dimensional y la amplitud de las fluctuaciones aleatorias del LER comienza a competir con las tolerancias del patrón de circuito. El control de LER es fundamental para mejorar el rendimiento del dispositivo y el rendimiento de fabricación. El LER puede ser causado por muchos factores en el flujo de procesamiento, incluidos errores en la litografía y los pasos de grabado, así como variaciones a nanoescala en la química fotorresistente. Por lo tanto, la industria EUVL necesita una mejor comprensión de las causas del LER y nuevas herramientas para mitigar estos problemas.

Una estrategia para reducir los errores en la corrección antigrabado de línea/espacio es mediante el autoensamblaje dirigido (DSA), ya que puede remediar defectos más pequeños que el paso. La Figura 9 muestra el principio de funcionamiento de EUV+DSA. Un miembro de la industria del grupo de trabajo proporcionó un estudio de caso sobre la combinación sinérgica de EUV, DSA y patrón doble autoalineado (SADP) para pasos metálicos de 18 nm y 21 nm.

En resumen, los puntos clave que rodean al fotoprotector EUV son los siguientes: reducir el tamaño de la unidad requiere arquitecturas de proceso novedosas, materiales de dispositivos novedosos y reducir el espacio de interconexión a 12 nm. Si el rendimiento del chip es lo suficientemente alto, el costo de los chips semiconductores EUVL está limitado principalmente por la productividad (rendimiento). El rendimiento está determinado principalmente por variaciones aleatorias del proceso que provocan errores en la colocación de los bordes. La plataforma de resistencia a óxidos metálicos exhibe una resolución impresionante y un rendimiento de defectos en pasos estrechos, mientras que DSA mejora fundamentalmente las variaciones sistemáticas y aleatorias en la fotorresistencia.

Por último, los participantes de la industria enfatizan que cada cambio de proceso actualmente requiere exploración experimental, y las capacidades y experiencia en metrología del NIST desempeñan un papel fundamental en estas actividades. Específicamente, hay cuatro subpartes principales del sondeo experimental de cambios de procesos:

(1) Evaluación de variaciones de procesos entre billones de características, lo que requiere métodos de alto rendimiento a escala de laboratorio, posiblemente como los dispositivos de alta generación de armónicos (HHG) discutidos en la Sección 2.5.1.

(2) Formación química de defectos aleatorios en resistencias, que es una herramienta indispensable que se puede realizar en una fuente de sincrotrón, que se analiza en la Sección 2.5.2.

(3) Detección de cambios de proceso en todas las escalas de longitud y cada vez más en 3D. Tenga en cuenta que esto se puede lograr mediante técnicas de tomografía por sonda atómica (APT), que se analizan en la Sección 2.5.3.

(4) En estas escalas de longitud pequeñas, dominan las superficies y las interfaces, y no existen interfaces nítidas.

Cuando se le preguntó sobre las perspectivas y la información que la industria proporciona a la comunidad de investigación, el NIST proporciona una lista de demandas. Para fotorresistentes: (a) nuevos fotorresistentes con números cuánticos más altos, (b) orígenes de fotorresistentes/características subyacentes y formaciones de defectos, (c) formas químicas de defectos aleatorios en fotorresistentes MOx, (d) estrategias para mitigar la espuma del fotorresistente, y (e ) Técnicas de revelado en seco para recubrimientos antirreflectantes orgánicos. Esta demanda es particularmente importante a medida que la fabricación EUVL pasa de NA baja a NA alta e incluso NA superior, como se muestra en la Figura 10.

Para la corrección, la industria exige: (a) corrección independiente del paso para rugosidades y defectos para preservar el diseño del objetivo, como se muestra en la Figura 11, (b) nuevas moléculas de DSA con grabado seco de alta selectividad y penetración selectiva para materiales con alto contenido de gas, (c ) copolímeros en bloque ABC de 3 toneladas, y (d) copolímeros en bloque funcionales y cepillos (fotomodelables, reticulables, etc.).

2.4.2. Espejos colectores EUV: caracterización de iones, vapores y partículas de estaño

El uso de luz EUV para crear patrones plantea muchos desafíos nuevos debido a la fuerte absorción de la radiación de 13.5 nm por parte de la mayoría de los materiales. Como resultado de esta fuerte interacción material, se utilizan espejos en lugar de lentes para generar y guiar la luz en el vacío. Los espejos colectores iniciales de la fuente de plasma son cóncavos y de forma elipsoidal, y el plasma se genera en el primer foco. En el segundo enfoque o enfoque intermedio, la luz de plasma se guía hacia la herramienta de exposición (Figura 12). La coincidencia de longitudes de onda en toda la región de recolección y la filtración espectral infrarroja son características clave de los espejos colectores multicapa.

Además, generar una cantidad suficiente de radiación EUV es extremadamente desafiante, por lo que se deben hacer esfuerzos para garantizar que los espejos tengan la mayor reflectividad y uniformidad espacial posibles. Además, la reflectividad de los espejos multicapa debe mantenerse en un nivel alto durante el funcionamiento de la herramienta de litografía. El proceso de litografía implica exponer patrones en una fotoprotección, que almacena el patrón para su posterior procesamiento (ver 2.4.1). La radiación EUV provoca cambios químicos en el fotorresistente, lo que da como resultado compuestos volátiles que pueden migrar y adsorberse en las superficies a través del sistema de vacío. Aunque el fotorresistente puede afectar la superficie del espejo, no es la principal preocupación por la contaminación del espejo. Los miembros de la industria han identificado dos tipos principales de desechos que impactan los espejos de recolección: (1) desechos directamente del plasma, con calor y impulso transferidos al gas amortiguador H2 circundante; y (2) flujo de estaño que ingresa al colector antes de chocar con cualquier superficie, compuesto por (i) iones de parada, (ii) vapor de estaño y (iii) partículas de estaño.

Actualmente, el método utilizado para proteger el espejo colector de daños por escombros es mediante un flujo de gas hidrógeno. Un gas tampón de hidrógeno a aproximadamente 100 Pa provoca la desaceleración de los iones. El hidrógeno sale del colector, lo que reduce la tasa de deposición de estaño atómico en el colector. La reacción entre los radicales de hidrógeno y el estaño forma hidruro de estaño (SnH4), que puede eliminarse mediante bombeo según la reacción que se muestra en la ecuación.

La acción de bombeo que se produce en un recipiente con bomba de vacío elimina los gases térmicos y el vapor de estaño, lo que también ayuda a proteger el espejo colector. Además, el hardware interno recoge partículas. La industria ha realizado investigaciones sobre la limpieza de espejos para abordar los problemas de contaminación. Se han realizado esfuerzos en la industria para mejorar la vida útil de los espejos colectores, especialmente con una vida útil superior a 6 meses en 2021.

A pesar de las mejoras sustanciales en la protección de los espejos colectores EUV, los miembros de la industria han expresado dos necesidades. En primer lugar, comprender "cómo interactúan los fotones y los materiales de plasma con los gases de fondo, la óptica y las superficies de plasma en una fuente de luz EUV". Las lagunas de conocimiento incluyen el plasma secundario y sus interacciones, el transporte y la espectroscopia, la física y química de la pared de radiación del plasma y el diagnóstico del plasma. En segundo lugar, entender "qué sucede con el estaño y cómo gestionarlo". Las lagunas de conocimiento en esta área incluyen la contaminación por estaño, la limpieza del estaño por radicales de hidrógeno, los procesos de formación de hidruro de estaño, así como la transferencia química y térmica asociada, y la detección de partículas pequeñas.

Continuará...