De belangrijkste procesverandering die van invloed is op de opbrengst is de edge-placement error (EPE). Dit gebeurt wanneer onverwachte onregelmatigheden op nanoschaal worden weergegeven in de randen en zijwanden van fotoresistpatronen. Deze onregelmatigheden zijn willekeurig en worden in de volksmond line-edge ruwheid (LER) genoemd. Naarmate de afmetingen van apparaten blijven krimpen, kunnen LER-artefacten de dimensionale controle ernstig beïnvloeden, en begint de amplitude van willekeurige LER-fluctuaties te concurreren met circuitpatroontoleranties. LER-controle is van cruciaal belang voor het verbeteren van de apparaatprestaties en de productiedoorvoer. LER kan worden veroorzaakt door vele factoren in de verwerkingsstroom, waaronder fouten in lithografie- en etsstappen, evenals variaties op nanoschaal in de chemie van fotoresist. Daarom heeft de EUVL-industrie behoefte aan een beter begrip van de oorzaken van LER en aan nieuwe instrumenten om deze problemen te verzachten.

Eén strategie voor het verminderen van fouten bij de anti-etscorrectie van lijn/ruimte is door middel van gerichte zelfassemblage (DSA), omdat hiermee defecten kunnen worden verholpen die kleiner zijn dan de steek. Figuur 9 toont het werkingsprincipe van EUV+DSA. Een lid uit de industrie van de werkgroep leverde een casestudy over de synergetische combinatie van EUV, DSA en self-aligned double patterns (SADP) voor 18 nm en 21 nm metaalafstanden.

Samenvattend zijn de belangrijkste punten rondom EUV-fotoresist als volgt: het verkleinen van de eenheidsgrootte vereist nieuwe procesarchitecturen, nieuwe apparaatmaterialen en het verkleinen van de onderlinge afstand tot 12 nm. Als de chipopbrengst hoog genoeg is, worden de kosten van EUVL-halfgeleiderchips voornamelijk beperkt door de productiviteit (doorvoer). De opbrengst wordt voornamelijk bepaald door willekeurige procesvariaties die randplaatsingsfouten veroorzaken. Het metaaloxide-resistplatform vertoont een indrukwekkende resolutie en defectprestaties bij krappe pitches, terwijl DSA de systematische en willekeurige variaties in fotoresist fundamenteel verbetert.

Ten slotte benadrukken deelnemers uit de industrie dat elke procesverandering momenteel experimentele verkenning vereist, waarbij de metrologische capaciteiten en expertise van NIST een cruciale rol spelen in deze activiteiten. Concreet zijn er vier belangrijke subonderdelen voor het experimenteel onderzoeken van procesveranderingen:

(1) Evaluatie van procesvariaties tussen biljoenen kenmerken, waarvoor methoden met hoge doorvoer op laboratoriumschaal nodig zijn, mogelijk zoals apparaten voor hoge harmonische generatie (HHG) die in paragraaf 2.5.1 worden besproken.

(2) Chemische vorming van willekeurige defecten in resists, wat een onmisbaar hulpmiddel is dat kan worden uitgevoerd in een synchrotronbron, besproken in paragraaf 2.5.2.

(3) Detectie van procesveranderingen op elke lengteschaal en steeds vaker in 3D. Merk op dat dit kan worden bereikt door middel van atom probe tomography (APT)-technieken, besproken in paragraaf 2.5.3.

(4) Op deze kleine lengteschalen domineren oppervlakken en grensvlakken, en scherpe grensvlakken bestaan ​​niet.

Gevraagd naar de vooruitzichten en de informatie-industrie die de onderzoeksgemeenschap biedt, geeft NIST een lijst met eisen. Voor fotoresisten: (a) nieuwe fotoresisten met hogere kwantumgetallen, (b) oorsprong van fotoresist/onderliggend kenmerk en defectformaties, (c) chemische vormen van willekeurige defecten in MOx-fotoresisten, (d) strategieën voor het verminderen van fotoresistschuim, en (e ) droge ontwikkelingstechnieken voor organische antireflectiecoatings. Deze vraag is vooral belangrijk omdat de EUVL-productie overgaat van een lage NA naar een hoge NA en zelfs een hogere NA, zoals weergegeven in figuur 10.

Voor correctie vereist de industrie: (a) pitch-onafhankelijke correctie voor ruwheid en defecten om de doellay-out te behouden, zoals weergegeven in figuur 11, (b) nieuwe DSA-moleculen met droge etsing met hoge selectiviteit en selectieve penetratie voor materialen met een hoog gasgehalte, (c ) ABC-blokcopolymeren van 3 ton, en (d) functionele blokcopolymeren en borstels (met fotopatroon mogelijk, verknoopbaar, enz.).

2.4.2. EUV-collectorspiegels: karakterisering van tinionen, dampen en deeltjes

Het gebruik van EUV-licht voor het vormen van patronen brengt veel nieuwe uitdagingen met zich mee vanwege de sterke absorptie van de 13.5 nm-straling door de meeste materialen. Als gevolg van deze sterke materiaalinteractie worden spiegels in plaats van lenzen gebruikt om licht in een vacuüm te genereren en te geleiden. De initiële plasmabroncollectorspiegels zijn concaaf en ellipsvormig van vorm, waarbij plasma wordt gegenereerd bij het eerste focus. Bij de tweede of tussenliggende focus wordt het plasmalicht naar het belichtingsinstrument geleid (Figuur 12). Golflengteafstemming over het gehele verzamelgebied en infraroodspectrale filtratie zijn belangrijke kenmerken van meerlaagse collectorspiegels.

Bovendien is het genereren van een voldoende hoeveelheid EUV-straling een enorme uitdaging, dus er moeten inspanningen worden gedaan om ervoor te zorgen dat de spiegels de hoogst mogelijke reflectiviteit en ruimtelijke uniformiteit hebben. Bovendien moet de reflectiviteit van de meerlaagse spiegels tijdens de werking van het lithografiegereedschap op een hoog niveau worden gehouden. Bij het lithografieproces worden patronen belicht op een fotoresist, die het patroon opslaat voor verdere verwerking (zie 2.4.1). EUV-straling veroorzaakt chemische veranderingen in de fotoresist, wat resulteert in vluchtige verbindingen die via het vacuümsysteem op oppervlakken kunnen migreren en adsorberen. Hoewel de fotoresist het spiegeloppervlak kan aantasten, is dit niet de grootste zorg voor spiegelverontreiniging. Leden uit de industrie hebben twee hoofdtypen puin geïdentificeerd die de verzamelspiegels beïnvloeden: (1) puin rechtstreeks uit het plasma, waarbij warmte en momentum worden overgedragen naar het omringende buffergas H2; en (2) tinflux die de collector binnendringt voordat deze in botsing komt met een oppervlak, bestaande uit (i) tegenhoudende ionen, (ii) tindamp en (iii) tindeeltjes.

Momenteel wordt er gebruik gemaakt van een stroom waterstofgas om de collectorspiegel te beschermen tegen schade door puin. Een waterstofgasbuffergas van ongeveer 100 Pa veroorzaakt ionenvertraging. Waterstof stroomt uit de collector, waardoor de afzettingssnelheid van atomair tin op de collector afneemt. De reactie tussen waterstofradicalen en tin vormt tinhydride (SnH4), dat kan worden weggepompt volgens de reactie die in de vergelijking wordt weergegeven.

De pompwerking die plaatsvindt in een container met een vacuümpomp verwijdert thermische gassen en tindamp, wat ook helpt de collectorspiegel te beschermen. Bovendien verzamelt de interne hardware deeltjes. De industrie heeft onderzoek gedaan naar het reinigen van spiegels om besmettingsproblemen aan te pakken. In de industrie zijn inspanningen geleverd om de levensduur van collectorspiegels te verbeteren, vooral met een levensduur van meer dan zes maanden in 6.

Ondanks substantiële verbeteringen in de bescherming van EUV-collectorspiegels hebben leden uit de industrie twee behoeften geuit. Ten eerste: begrijpen "hoe fotonen en plasmamaterialen interageren met achtergrondgassen, optica en plasmaoppervlakken in een EUV-lichtbron." Kennishiaten omvatten onder meer secundair plasma en de interacties ervan, transport en spectroscopie, fysica en chemie van plasmastralingswanden, en plasmadiagnostiek. Ten tweede: begrijpen "wat er met tin gebeurt en hoe ermee om te gaan." Kennislacunes op dit gebied zijn onder meer tinverontreiniging, waterstofradicaalreiniging van tin, tinhydridevormingsprocessen, evenals de daarmee samenhangende thermische en massaoverdracht en chemie, en de detectie van kleine deeltjes.

Wordt vervolgd...