Le principal changement de processus qui affecte le rendement est l'erreur de placement des bords (EPE). Cela se produit lorsque des irrégularités inattendues à l’échelle nanométrique apparaissent sur les bords et les parois latérales des motifs de résine photosensible. Ces irrégularités sont aléatoires et familièrement appelées rugosité de bord de ligne (LER). À mesure que la taille des appareils continue de diminuer, les artefacts LER peuvent sérieusement affecter le contrôle dimensionnel, et l'amplitude des fluctuations aléatoires du LER commence à entrer en concurrence avec les tolérances des modèles de circuits. Le contrôle LER est essentiel pour améliorer les performances des appareils et le débit de fabrication. Le LER peut être provoqué par de nombreux facteurs dans le flux de traitement, notamment des erreurs dans les étapes de lithographie et de gravure, ainsi que par des variations à l'échelle nanométrique dans la chimie des photorésistes. Par conséquent, l’industrie EUVL a besoin d’une meilleure compréhension des causes du REL et de nouveaux outils pour atténuer ces problèmes.

Une stratégie pour réduire les erreurs de correction anti-gravure ligne/espace consiste à utiliser l'auto-assemblage dirigé (DSA), car il peut remédier à des défauts plus petits que le pas. La figure 9 montre le principe de fonctionnement de EUV+DSA. Un membre industriel du groupe de travail a fourni une étude de cas sur la combinaison synergique de l'EUV, du DSA et du double motif auto-aligné (SADP) pour les pas métalliques de 18 nm et 21 nm.

En résumé, les points clés concernant la résine photosensible EUV sont les suivants : la réduction de la taille de l'unité nécessite de nouvelles architectures de processus, de nouveaux matériaux de dispositif et une réduction de l'espacement des interconnexions à 12 nm. Si le rendement des puces est suffisamment élevé, le coût des puces semi-conductrices EUVL est principalement limité par la productivité (débit). Le rendement est principalement déterminé par les variations aléatoires du processus qui provoquent des erreurs de placement des bords. La plateforme de résine à oxyde métallique présente une résolution impressionnante et des performances de défaut à des pas serrés, tandis que le DSA améliore fondamentalement les variations systématiques et aléatoires de la résine photosensible.

Enfin, les participants de l'industrie soulignent que chaque changement de processus nécessite actuellement une exploration expérimentale, les capacités et l'expertise en métrologie du NIST jouant un rôle essentiel dans ces activités. Plus précisément, l'analyse expérimentale des changements de processus comporte quatre sous-parties principales :

(1) Évaluation des variations de processus parmi des milliards de fonctionnalités, nécessitant des méthodes à haut débit à l'échelle du laboratoire, éventuellement comme les dispositifs de génération d'harmoniques élevées (HHG) abordés dans la section 2.5.1.

(2) La formation chimique de défauts aléatoires dans les réserves, qui est un outil indispensable qui peut être réalisé dans une source synchrotron, discutée dans la section 2.5.2.

(3) Détection des changements de processus à toutes les échelles de longueur et de plus en plus en 3D. Notez que cela peut être réalisé grâce aux techniques de tomographie par sonde atomique (APT), discutées à la section 2.5.3.

(4) À ces petites échelles de longueur, les surfaces et les interfaces dominent, et les interfaces nettes n'existent pas.

Interrogé sur les perspectives et l'information que l'industrie offre à la communauté des chercheurs, le NIST fournit une liste de demandes. Pour les photorésists : (a) nouveaux photorésists avec des nombres quantiques plus élevés, (b) origines des photorésists/caractéristiques sous-jacentes et formations de défauts, (c) formes chimiques de défauts aléatoires dans les photorésists MOx, (d) stratégies d'atténuation de l'écume des photorésists, et (e ) techniques de développement à sec des revêtements antireflet organiques. Cette demande est particulièrement importante à mesure que la fabrication EUVL passe d’une NA faible à une NA élevée et même à une NA supérieure, comme le montre la figure 10.

Pour la correction, l'industrie exige : (a) une correction indépendante du pas pour la rugosité et les défauts afin de préserver la disposition de la cible, comme le montre la figure 11, (b) de nouvelles molécules DSA avec une gravure sèche à haute sélectivité et une pénétration sélective pour les matériaux à haute teneur en gaz, (c ) des copolymères blocs ABC de 3 tonnes, et (d) des copolymères blocs fonctionnels et des brosses (photo-structurables, réticulables, etc.).

2.4.2. Miroirs collecteurs EUV : caractérisation des ions étain, des vapeurs et des particules

L’utilisation de la lumière EUV pour la modélisation soulève de nombreux nouveaux défis en raison de la forte absorption du rayonnement de 13.5 nm par la plupart des matériaux. En raison de cette forte interaction matérielle, des miroirs sont utilisés au lieu de lentilles pour générer et guider la lumière dans le vide. Les miroirs collecteurs initiaux de la source de plasma sont de forme concave et ellipsoïdale, le plasma étant généré au premier foyer. Au deuxième foyer ou foyer intermédiaire, la lumière plasma est guidée vers l’outil d’exposition (Figure 12). L'adaptation des longueurs d'onde sur toute la région de collecte et la filtration spectrale infrarouge sont des caractéristiques clés des miroirs collecteurs multicouches.

De plus, générer une quantité suffisante de rayonnement EUV est extrêmement difficile, c'est pourquoi des efforts doivent être faits pour garantir que les miroirs ont la réflectivité et l'uniformité spatiale les plus élevées possibles. De plus, la réflectivité des miroirs multicouches doit être maintenue à un niveau élevé pendant le fonctionnement de l'outil de lithographie. Le processus de lithographie consiste à exposer des motifs sur une résine photosensible, qui stocke le motif pour un traitement ultérieur (voir 2.4.1). Le rayonnement EUV provoque des modifications chimiques dans la résine photosensible, entraînant la formation de composés volatils qui peuvent migrer et s'adsorber sur les surfaces via le système de vide. Bien que la résine photosensible puisse affecter la surface du miroir, elle ne constitue pas le principal problème de contamination du miroir. Les membres de l'industrie ont identifié deux principaux types de débris qui impactent les miroirs de collecte : (1) les débris provenant directement du plasma, avec chaleur et impulsion transférées au gaz tampon H2 environnant ; et (2) un flux d'étain entrant dans le collecteur avant d'entrer en collision avec une surface, composé de (i) ions d'arrêt, (ii) de vapeur d'étain et (iii) de particules d'étain.

Actuellement, la méthode utilisée pour protéger le miroir collecteur des dommages causés par les débris consiste à utiliser un flux d’hydrogène gazeux. Un gaz tampon hydrogène à environ 100 Pa provoque une décélération des ions. L'hydrogène s'écoule du collecteur, ce qui réduit le taux de dépôt d'étain atomique sur le collecteur. La réaction entre les radicaux hydrogène et l’étain forme de l’hydrure d’étain (SnH4), qui peut être pompé selon la réaction indiquée dans l’équation.

L'action de pompage qui se produit dans un récipient équipé d'une pompe à vide élimine les gaz thermiques et les vapeurs d'étain, ce qui contribue également à protéger le miroir du collecteur. De plus, le matériel interne collecte les particules. L'industrie a mené des recherches sur le nettoyage des miroirs afin de résoudre les problèmes de contamination. Des efforts ont été faits dans l’industrie pour améliorer la durée de vie des miroirs collecteurs, notamment avec des durées de vie dépassant les 6 mois en 2021.

Malgré des améliorations substantielles dans la protection des miroirs des collecteurs EUV, les membres de l'industrie ont exprimé deux besoins. Premièrement, comprendre « comment les photons et les matériaux plasmatiques interagissent avec les gaz de fond, les optiques et les surfaces du plasma dans une source de lumière EUV ». Les lacunes dans les connaissances portent sur le plasma secondaire et ses interactions, le transport et la spectroscopie, la physique et la chimie des parois de rayonnement du plasma et le diagnostic du plasma. Deuxièmement, comprendre « ce qui arrive à l’étain et comment le gérer ». Les lacunes dans les connaissances dans ce domaine comprennent la contamination par l'étain, le nettoyage de l'étain par les radicaux hydrogène, les processus de formation d'hydrure d'étain, ainsi que le transfert thermique et de masse et la chimie associés, et la détection de petites particules.

À suivre...