수율에 영향을 미치는 주요 공정 변화는 EPE(Edge Placement Error)입니다. 이는 포토레지스트 패턴의 가장자리와 측벽에 예상치 못한 나노크기의 불규칙성이 나타날 때 발생합니다. 이러한 불규칙성은 무작위적이며 구어적으로 LER(Line-Edge Roughness)이라고 합니다. 장치 크기가 계속 작아짐에 따라 LER 아티팩트는 치수 제어에 심각한 영향을 미칠 수 있으며 무작위 LER 변동의 진폭은 회로 패턴 허용 오차와 경쟁하기 시작합니다. LER 제어는 장치 성능과 제조 처리량을 향상시키는 데 중요합니다. LER은 리소그래피 및 에칭 단계의 오류뿐만 아니라 포토레지스트 화학의 나노규모 변화를 포함하여 처리 흐름의 여러 요인으로 인해 발생할 수 있습니다. 따라서 EUVL 업계에서는 LER의 원인을 더 잘 이해하고 이러한 문제를 완화하기 위한 새로운 도구가 필요합니다.

라인/공간 안티에칭 수정에서 오류를 줄이기 위한 한 가지 전략은 DSA(유도 자기 조립)를 통해 피치보다 작은 결함을 수정할 수 있습니다. 그림 9는 EUV+DSA의 작동 원리를 보여줍니다. 실무 그룹의 한 업계 구성원은 18nm 및 21nm 금속 피치에 대한 EUV, DSA 및 SADP(자체 정렬 이중 패터닝)의 시너지 조합에 대한 사례 연구를 제공했습니다.

요약하면, EUV 포토레지스트를 둘러싼 핵심 사항은 다음과 같습니다. 단위 크기를 축소하려면 새로운 공정 아키텍처, 새로운 장치 재료가 필요하고 상호 연결 간격을 12nm로 줄여야 합니다. 칩 수율이 충분히 높으면 EUVL 반도체 칩의 비용은 주로 생산성(처리량)에 의해 제한됩니다. 수율은 주로 가장자리 배치 오류를 유발하는 무작위 공정 변화에 의해 결정됩니다. 금속 산화물 레지스트 플랫폼은 좁은 피치에서 인상적인 해상도와 결함 성능을 보이는 반면, DSA는 포토레지스트의 체계적이고 무작위적인 변화를 근본적으로 개선합니다.

마지막으로 업계 참가자들은 현재 각 프로세스 변경에는 실험적 탐구가 필요하며 NIST의 계측 역량과 전문 지식이 이러한 활동에서 중요한 역할을 한다는 점을 강조합니다. 특히 공정 변화를 실험적으로 조사하는 데에는 네 가지 주요 하위 부분이 있습니다.

(1) 섹션 2.5.1에서 설명한 HHG(고조파 생성) 장치와 같이 실험실 규모에서 높은 처리량 방법이 필요한 수조 개의 기능 간의 프로세스 변화를 평가합니다.

(2) 섹션 2.5.2에서 논의된 싱크로트론 소스에서 수행될 수 있는 필수 도구인 레지스트의 무작위 결함의 화학적 형성.

(3) 모든 길이 규모에서 그리고 점점 더 3D로 프로세스 변화를 감지합니다. 이는 섹션 2.5.3에서 논의된 APT(원자 탐침 단층 촬영) 기술을 통해 달성될 수 있습니다.

(4) 이러한 작은 길이 스케일에서는 표면과 인터페이스가 지배적이며 날카로운 인터페이스는 존재하지 않습니다.

전망과 정보 산업이 연구 커뮤니티에 제공하는 정보에 대한 질문에 NIST는 요구 사항 목록을 제공합니다. 포토레지스트의 경우: (a) 더 높은 양자수를 갖는 새로운 포토레지스트, (b) 포토레지스트/기본 기능 및 결함 형성의 기원, (c) MOx 포토레지스트의 무작위 결함의 화학적 형태, (d) 포토레지스트 쓰레기를 완화하기 위한 전략, 및 (e) ) 유기 반사방지 코팅을 위한 건식 현상 기술. 그림 10에 표시된 것처럼 EUVL 제조가 낮은 NA에서 높은 NA로, 심지어 더 높은 NA로 전환되기 때문에 이러한 수요는 특히 중요합니다.

수정을 위해 업계에서는 다음을 요구합니다. (a) 그림 11에 표시된 것처럼 타겟 레이아웃을 보존하기 위해 거칠기 및 결함에 대한 피치 독립적 수정, (b) 고가스 물질에 대해 선택성이 높은 건식 에칭 및 선택적 침투 기능을 갖춘 새로운 DSA 분자, (c) ) 3톤 ABC 블록 공중합체 및 (d) 기능성 블록 공중합체 및 브러시(광 패턴화 가능, 가교 가능 등).

2.4.2. EUV 콜렉터 미러: 주석 이온, 증기 및 입자 특성화

패터닝에 EUV 조명을 사용하면 대부분의 재료가 13.5nm 방사선을 강하게 흡수하기 때문에 많은 새로운 과제가 발생합니다. 이러한 강력한 재료 상호 작용의 결과로 진공 상태에서 빛을 생성하고 안내하는 데 렌즈 대신 거울이 사용됩니다. 초기 플라즈마 소스 컬렉터 미러는 오목하고 타원형이며 첫 번째 초점에서 플라즈마가 생성됩니다. 두 번째 또는 중간 초점에서 플라즈마 광은 노출 도구를 향해 안내됩니다(그림 12). 전체 수집 영역에 걸친 파장 일치와 적외선 스펙트럼 필터링은 다층 수집 거울의 주요 특징입니다.

또한, 충분한 양의 EUV 방사선을 생성하는 것은 극히 어렵기 때문에 미러가 최대한 높은 반사율과 공간적 균일성을 갖도록 노력해야 합니다. 또한, 리소그래피 도구의 작동 중에 다층 거울의 반사율이 높은 수준으로 유지되어야 합니다. 리소그래피 공정에는 추가 처리를 위해 패턴을 저장하는 포토레지스트에 패턴을 노출시키는 작업이 포함됩니다(2.4.1 참조). EUV 방사선은 포토레지스트에 화학적 변화를 일으켜 진공 시스템을 통해 표면으로 이동하고 흡착될 수 있는 휘발성 화합물을 생성합니다. 포토레지스트가 거울 표면에 영향을 미칠 수 있지만 거울 오염의 주요 관심사는 아닙니다. 업계 구성원들은 수집 거울에 영향을 미치는 두 가지 주요 유형의 잔해를 확인했습니다. (1) 열과 운동량이 주변 버퍼 가스 H2로 전달되는 플라즈마에서 직접 나온 잔해; (2) (i) 정지 이온, (ii) 주석 증기 및 (iii) 주석 입자로 구성된 표면과 충돌하기 전에 수집기로 들어가는 주석 플럭스.

현재 컬렉터 미러를 파편 손상으로부터 보호하는 데 사용되는 방법은 수소 가스의 흐름을 이용하는 것입니다. 약 100 Pa의 수소 가스 완충 가스는 이온 감속을 유발합니다. 수소는 수집기 밖으로 흘러나오며, 이는 수집기에서 원자 주석의 증착 ​​속도를 감소시킵니다. 수소 라디칼과 주석 사이의 반응은 주석 수소화물(SnH4)을 형성하며, 이는 방정식에 표시된 반응에 따라 펌핑될 수 있습니다.

진공 펌프가 있는 용기에서 발생하는 펌핑 작용은 열 가스와 주석 증기를 제거하며 이는 또한 수집 거울을 보호하는 데 도움이 됩니다. 또한 내부 하드웨어는 입자를 수집합니다. 업계에서는 오염 문제를 해결하기 위해 거울 청소에 대한 연구를 수행해 왔습니다. 업계에서는 컬렉터 미러의 수명을 향상시키기 위한 노력이 이루어졌으며, 특히 6년에는 수명이 2021개월을 초과하게 됩니다.

EUV 컬렉터 미러 보호의 실질적인 개선에도 불구하고 업계 회원들은 두 가지 요구 사항을 표명했습니다. 첫째, "광자와 플라즈마 물질이 EUV 광원의 배경 가스, 광학 및 플라즈마 표면과 어떻게 상호 작용하는지"를 이해합니다. 지식 격차에는 2차 플라즈마와 그 상호 작용, 수송 및 분광학, 플라즈마 방사선 벽 물리 및 화학, 플라즈마 진단이 포함됩니다. 둘째, "주석에 무슨 일이 일어나고 어떻게 관리하는지"를 이해하는 것입니다. 이 분야의 지식 격차에는 주석 오염, 주석의 수소 라디칼 세척, 주석 수소화물 형성 공정, 관련 열 및 물질 전달 및 화학, 작은 입자 검출 등이 포함됩니다.

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