Il principale cambiamento del processo che influisce sulla resa è l’errore di posizionamento del bordo (EPE). Ciò si verifica quando vengono visualizzate irregolarità inaspettate su scala nanometrica nei bordi e nelle pareti laterali dei modelli di fotoresist. Queste irregolarità sono casuali e colloquialmente denominate rugosità del bordo della linea (LER). Poiché le dimensioni dei dispositivi continuano a ridursi, gli artefatti LER possono influenzare seriamente il controllo dimensionale e l'ampiezza delle fluttuazioni casuali del LER inizia a competere con le tolleranze del modello di circuito. Il controllo LER è fondamentale per migliorare le prestazioni del dispositivo e la produttività di produzione. Il LER può essere causato da molti fattori nel flusso di elaborazione, inclusi errori nelle fasi di litografia e incisione, nonché variazioni su scala nanometrica nella chimica del fotoresist. Pertanto, l’industria EUVL necessita di una migliore comprensione delle cause del LER e di nuovi strumenti per mitigare questi problemi.

Una strategia per ridurre gli errori nella correzione anti-incisione linea/spazio è attraverso l'autoassemblaggio diretto (DSA), poiché può correggere difetti più piccoli del passo. La Figura 9 mostra il principio di funzionamento di EUV+DSA. Un membro dell'industria del gruppo di lavoro ha fornito un caso di studio sulla combinazione sinergica di EUV, DSA e doppio modello autoallineato (SADP) per peci metalliche da 18 nm e 21 nm.

In sintesi, i punti chiave che circondano il fotoresist EUV sono i seguenti: ridurre le dimensioni dell'unità richiede nuove architetture di processo, nuovi materiali per i dispositivi e la riduzione della spaziatura delle interconnessioni a 12 nm. Se la resa dei chip è sufficientemente elevata, il costo dei chip semiconduttori EUVL è limitato principalmente dalla produttività (throughput). La resa è determinata principalmente da variazioni casuali del processo che causano errori di posizionamento dei bordi. La piattaforma di resist all'ossido di metallo mostra una risoluzione impressionante e prestazioni contro i difetti a passi stretti, mentre il DSA migliora sostanzialmente le variazioni sistematiche e casuali nel fotoresist.

Infine, i partecipanti del settore sottolineano che ogni cambiamento di processo richiede attualmente un'esplorazione sperimentale, e le capacità e le competenze metrologiche del NIST svolgono un ruolo fondamentale in queste attività. Nello specifico, ci sono quattro sottoparti principali per il sondaggio sperimentale dei cambiamenti di processo:

(1) Valutazione delle variazioni di processo tra trilioni di caratteristiche, che richiedono metodi ad alto rendimento su scala di laboratorio, possibilmente come i dispositivi di generazione di armoniche elevate (HHG) discussi nella Sezione 2.5.1.

(2) Formazione chimica di difetti casuali nei resist, che è uno strumento indispensabile che può essere eseguito in una sorgente di sincrotrone, discusso nella Sezione 2.5.2.

(3) Rilevamento dei cambiamenti di processo su ogni scala di lunghezza e sempre più in 3D. Si noti che ciò può essere ottenuto attraverso le tecniche di tomografia con sonda atomica (APT), discusse nella Sezione 2.5.3.

(4) A queste piccole scale di lunghezza, dominano le superfici e le interfacce e non esistono interfacce nette.

Alla domanda sulle prospettive e sulle informazioni che l'industria fornisce alla comunità di ricerca, il NIST fornisce un elenco di richieste. Per i fotoresist: (a) nuovi fotoresist con numeri quantici più elevati, (b) origini delle caratteristiche del fotoresist/sottostanti e formazioni di difetti, (c) forme chimiche di difetti casuali nei fotoresist MOx, (d) strategie per mitigare la schiuma del fotoresist e (e ) tecniche di sviluppo a secco per rivestimenti antiriflesso organici. Questa domanda è particolarmente importante poiché la produzione EUVL passa da un basso NA ad un alto NA e ancora più alto, come mostrato nella Figura 10.

Per la correzione, l'industria richiede: (a) correzione indipendente dal passo per rugosità e difetti per preservare la disposizione del target, come mostrato nella Figura 11, (b) nuove molecole DSA con attacco a secco ad alta selettività e penetrazione selettiva per materiali ad alto contenuto di gas, (c ) copolimeri a blocchi ABC da 3 tonnellate e (d) copolimeri a blocchi funzionali e spazzole (fotomodellabili, reticolabili, ecc.).

2.4.2. Specchi collettori EUV: caratterizzazione di ioni di stagno, vapore e particelle

L’uso della luce EUV per la modellazione comporta molte nuove sfide a causa del forte assorbimento della radiazione da 13.5 nm da parte della maggior parte dei materiali. Come risultato di questa forte interazione materiale, gli specchi invece delle lenti vengono utilizzati per generare e guidare la luce nel vuoto. Gli specchi collettori iniziali della sorgente di plasma sono di forma concava ed ellissoidale, con il plasma generato nel primo fuoco. Al fuoco secondo o intermedio, la luce del plasma viene guidata verso lo strumento di esposizione (Figura 12). La corrispondenza della lunghezza d'onda nell'intera regione di raccolta e il filtraggio spettrale dell'infrarosso sono caratteristiche chiave degli specchi collettori multistrato.

Inoltre, generare una quantità sufficiente di radiazione EUV è estremamente impegnativo, quindi è necessario impegnarsi per garantire che gli specchi abbiano la massima riflettività e uniformità spaziale possibili. Inoltre, la riflettività degli specchi multistrato deve essere mantenuta ad un livello elevato durante il funzionamento dello strumento di litografia. Il processo di litografia prevede l'esposizione dei modelli su un fotoresist, che memorizza il modello per un'ulteriore elaborazione (vedere 2.4.1). La radiazione EUV provoca cambiamenti chimici nel fotoresist, con conseguente formazione di composti volatili che possono migrare e adsorbirsi sulle superfici attraverso il sistema del vuoto. Sebbene il fotoresist possa intaccare la superficie dello specchio, non costituisce il problema principale per la contaminazione dello specchio. I membri del settore hanno identificato due tipi principali di detriti che colpiscono gli specchi di raccolta: (1) detriti direttamente dal plasma, con calore e quantità di moto trasferiti al gas tampone circostante H2; e (2) il flusso di stagno che entra nel collettore prima di entrare in collisione con qualsiasi superficie, composto da (i) ioni bloccanti, (ii) vapore di stagno e (iii) particelle di stagno.

Attualmente, il metodo utilizzato per proteggere lo specchio del collettore dai danni causati dai detriti è attraverso un flusso di gas idrogeno. Un gas tampone di idrogeno a circa 100 Pa provoca la decelerazione degli ioni. L'idrogeno fuoriesce dal collettore, il che riduce la velocità di deposizione dello stagno atomico sul collettore. La reazione tra i radicali di idrogeno e lo stagno forma idruro di stagno (SnH4), che può essere pompato via secondo la reazione mostrata nell'equazione.

L'azione di pompaggio che avviene in un contenitore con pompa a vuoto rimuove i gas termici e i vapori di stagno, contribuendo anche a proteggere lo specchio del collettore. Inoltre, l'hardware interno raccoglie le particelle. L'industria ha condotto ricerche sulla pulizia degli specchi per affrontare i problemi di contaminazione. Nel settore sono stati compiuti sforzi per migliorare la durata degli specchi da collezione, in particolare con una durata di vita superiore a 6 mesi nel 2021.

Nonostante i sostanziali miglioramenti nella protezione degli specchietti dei collettori EUV, i membri del settore hanno espresso due esigenze. In primo luogo, comprendere "come i fotoni e i materiali del plasma interagiscono con i gas di fondo, l'ottica e le superfici del plasma in una sorgente di luce EUV". Le lacune nelle conoscenze includono il plasma secondario e le sue interazioni, il trasporto e la spettroscopia, la fisica e la chimica delle pareti delle radiazioni del plasma e la diagnostica del plasma. In secondo luogo, capire “cosa succede allo stagno e come gestirlo”. Le lacune nelle conoscenze in quest’area includono la contaminazione dello stagno, la pulizia radicale dello stagno con idrogeno, i processi di formazione dell’idruro di stagno, nonché il trasferimento termico e di massa e la chimica associati, nonché il rilevamento di piccole particelle.

Continua...