歩留まりに影響を与える主なプロセス変更は、エッジ配置エラー (EPE) です。これは、フォトレジスト パターンのエッジや側壁に予期しないナノスケールの不規則性が表示されるときに発生します。これらの不規則性はランダムであり、口語的にはラインエッジラフネス (LER) と呼ばれます。デバイスのサイズが縮小し続けるにつれて、LER アーチファクトが寸法制御に深刻な影響を与える可能性があり、ランダムな LER 変動の振幅が回路パターンの許容差と競合し始めます。 LER 制御は、デバイスのパフォーマンスと製造スループットを向上させるために重要です。 LER は、リソグラフィーやエッチングのステップでのエラーや、フォトレジストの化学的性質のナノスケールの変動など、処理フロー内の多くの要因によって発生する可能性があります。したがって、EUVL 業界は、LER の原因をより深く理解し、これらの問題を軽減するための新しいツールを必要としています。

ライン/スペースのアンチエッチング補正の誤差を減らすための 9 つの戦略は、ピッチより小さい欠陥を修正できるため、有向自己組織化 (DSA) を使用することです。図18にEUV+DSAの動作原理を示します。ワーキンググループの業界メンバーは、21nm および XNUMXnm の金属ピッチに対する EUV、DSA、自己整合ダブルパターニング (SADP) の相乗的な組み合わせに関するケーススタディを提供しました。

要約すると、EUV フォトレジストに関する重要なポイントは次のとおりです。ユニット サイズを縮小するには、新しいプロセス アーキテクチャ、新しいデバイス材料が必要で、相互接続間隔を 12nm まで縮小する必要があります。チップの歩留まりが十分に高い場合、EUVL 半導体チップのコストは主に生産性 (スループット) によって制限されます。歩留まりは主に、エッジ配置エラーを引き起こすランダムなプロセス変動によって決まります。金属酸化物レジスト プラットフォームは、狭いピッチで優れた解像度と欠陥性能を示し、DSA はフォトレジストの系統的かつランダムな変動を根本的に改善します。

最後に、業界関係者は、現在、各プロセス変更には実験的調査が必要であり、NIST の計測能力と専門知識がこれらの活動で重要な役割を果たしていると強調します。具体的には、プロセス変更の実験的調査には 4 つの主要なサブパートがあります。

(1) 数兆のフィーチャ間のプロセス変動の評価。おそらくセクション 2.5.1 で説明した高調波発生 (HHG) デバイスのような、実験室規模での高スループットの手法が必要です。

(2) レジスト内のランダムな欠陥の化学的形成。これはセクション 2.5.2 で説明したシンクロトロン源で実行できる不可欠なツールです。

(3) あらゆる長さスケールで、さらには 3D でのプロセス変化の検出。これは、セクション 2.5.3 で説明するアトム プローブ断層撮影 (APT) 技術を通じて実現できることに注意してください。

(4) これらの小さな長さスケールでは、表面と界面が支配的であり、鋭い界面は存在しません。

見通しと業界が研究コミュニティに提供する情報について尋ねると、NIST は要求のリストを提供します。フォトレジストの場合: (a) より高い量子数を持つ新しいフォトレジスト、(b) フォトレジスト/基礎的な特徴と欠陥形成の起源、(c) MOx フォトレジストのランダム欠陥の化学的形態、(d) フォトレジストのスカムを軽減する戦略、および (e) ) 有機反射防止膜の乾式現像技術。図 10 に示すように、EUVL の製造が低 NA から高 NA、さらに高 NA に移行する場合、この需要は特に重要です。

補正に関して業界は次のことを要求しています: (a) 図 11 に示すように、ターゲット レイアウトを維持するための粗さと欠陥のピッチに依存しない補正、(b) 高選択性ドライ エッチングと高ガス材料に対する選択的浸透を備えた新しい DSA 分子 (c) ）3トン-ABCブロックコポリマー、および（d）機能性ブロックコポリマーおよびブラシ（光パターン化可能、架橋可能など）。

2.4.2. EUV 集光ミラー: 錫イオン、蒸気、粒子の特性評価

パターニングに EUV 光を使用すると、ほとんどの材料による 13.5nm 放射線の強い吸収により、多くの新たな課題が生じます。この強力な物質相互作用の結果、真空中で光を生成し導くために、レンズの代わりにミラーが使用されます。初期のプラズマ源コレクタミラーは凹面および楕円体の形状であり、プラズマは最初の焦点で生成されます。 12 番目または中間の焦点では​​、プラズマ光が露光ツールに向かって導かれます (図 XNUMX)。集光領域全体にわたる波長の一致と赤外スペクトルのフィルタリングは、多層集光ミラーの重要な機能です。

さらに、十分な量の EUV 放射を生成することは非常に困難であるため、ミラーが可能な限り高い反射率と空間均一性を確保するように努力する必要があります。さらに、多層ミラーの反射率は、リソグラフィーツールの動作中、高いレベルに維持されなければなりません。リソグラフィ プロセスでは、フォトレジスト上のパターンを露光し、さらなる処理のためにパターンを保存します (2.4.1 を参照)。 EUV 放射はフォトレジストに化学変化を引き起こし、その結果揮発性化合物が生じ、真空システムを通じて表面に移動して吸着する可能性があります。フォトレジストはミラー表面に影響を与える可能性がありますが、ミラー汚染の主な懸念事項ではありません。業界関係者は、集光ミラーに影響を与えるデブリの主なタイプを 1 つ特定しています。(2) 熱と運動量が周囲のバッファガス H2 に伝達された、プラズマから直接のデブリ。 (XNUMX) 表面に衝突する前にコレクタに入る錫フラックス。(i) 停止イオン、(ii) 錫蒸気、および (iii) 錫粒子で構成されます。

現在、コレクタミラーをデブリによる損傷から保護するために使用されている方法は、水素ガスを流すことです。 100 Pa 程度の水素ガスバッファーガスはイオンの減速を引き起こします。水素がコレクタから流出し、コレクタ上への原子状スズの堆積速度が低下します。水素ラジカルとスズの反応により水素化スズ (SnH4) が形成されます。これは、式に示す反応に従ってポンプで除去できます。

真空ポンプを使用して容器内で発生するポンピング作用により、熱ガスと錫蒸気が除去され、コレクタミラーの保護にも役立ちます。さらに、内部ハードウェアが粒子を収集します。業界は、汚染問題に対処するために、鏡の洗浄に関する研究を行ってきました。業界では集光ミラーの寿命を延ばす取り組みが行われており、特に 6 年には寿命が 2021 か月を超えています。

EUV 集光ミラーの保護が大幅に改善されたにもかかわらず、業界関係者は 2 つのニーズを表明しています。まず、「EUV 光源において光子とプラズマ材料がバックグラウンドガス、光学系、およびプラズマ表面とどのように相互作用するか」を理解することです。知識のギャップには、二次プラズマとその相互作用、輸送と分光法、プラズマ放射壁の物理学と化学、プラズマ診断が含まれます。 2つ目は、「錫に何が起こるのか、どのように管理するのか」を理解することです。この分野における知識のギャップには、スズの汚染、スズの水素ラジカル洗浄、水素化スズの形成プロセス、関連する熱移動と物質移動、化学、微小粒子の検出などが含まれます。

つづく...