A medição radiométrica absoluta é importante não apenas para o desenvolvimento de processos de litografia e testes de aceitação de instrumentos, mas também para a compreensão quantitativa dos processos de geração de luz EUV. A modelagem preditiva deste processo ficou atrás do desenvolvimento das próprias ferramentas EUV. Melhorar a precisão do modelo requer dados experimentais precisos para entradas e saídas do modelo. No contexto da geração industrial de luz EUV, o desenvolvimento de novas ferramentas de metrologia de radiação específicas para lasers infravermelhos e luz de 13.5 nm forneceria esses dados.

Falta colaboração industrial porque as ferramentas de litografia industrial discutidas aqui são as únicas capazes de gerar as quantidades de luz que esses detectores foram projetados para medir. Dado o número de propriedades intelectuais associadas a estas ferramentas, será importante que os representantes do governo e da indústria colaborem. As discussões preliminares nas reuniões dos grupos de trabalho indicam que a indústria não está disposta a discutir detalhes relevantes sem a proteção de um acordo de confidencialidade.

2.3 Física e Modelagem do Plasma: Interações Luz-Matéria

EUVL usa fótons de 13.5 nm para produzir circuitos integrados. A principal fonte desta luz é um plasma de estanho muito quente gerado por poderosos lasers. Os parâmetros do laser são ajustados para produzir íons de estanho que emitem predominantemente perto de 13.5 nm (por exemplo, Sn10+-Sn15+). Embora a maioria das propriedades do plasma tenha sido explorada em numerosos experimentos, um suporte teórico confiável e eficiente é crucial para o desenvolvimento de melhores fontes de plasma de estanho. As discussões sobre a física dos plasmas, incluindo diversas apresentações durante as reuniões do grupo de trabalho, foram consolidadas em uma seção do relatório. Esta seção enfoca a física dos plasmas, o status tecnológico atual e as necessidades da indústria dos EUA e dos pesquisadores do NIST para avançar neste campo.

Cálculos avançados da emissão de luz de plasmas de estanho produzidos a laser são normalmente realizados usando códigos radiativos colisionais (CR) em grande escala que tentam explicar os processos físicos mais importantes que levam à emissão de fótons. Estes incluem excitação colisional de elétrons, desexcitação e ionização, recombinação radiativa, de dois elétrons e de três corpos e autoionização, entre outros. Além disso, o transporte e a opacidade da radiação, bem como a modelagem hidrodinâmica da radiação, podem se tornar necessários.

A modelagem de plasma também é limitada pela escassez de informações sobre os mecanismos físicos fundamentais que suportam as interações dos materiais. Isto pode resultar num progresso incremental, em vez de transformador, na engenharia de plasma para apoiar a produção de grandes volumes. As parcerias entre a indústria e os laboratórios governamentais têm tentado compreender e controlar os processos de plasma e têm relatado os seus sucessos. Os especialistas em simulação da indústria também apontam como as simulações complexas abrangem vários domínios físicos em diferentes escalas de tempo.

A modelagem de plasma existe em um estado de questões não resolvidas quanto à sua praticidade na orientação dos esforços de engenharia para melhorar a geração e a eficiência da luz EUV. Por exemplo, a modelagem de fótons fora de banda, bem como a emissão de íons e elétrons, pode fornecer insights preditivos que aumentariam muito a eficiência da produção de chips. Outra área de interesse são as interações de fótons, elétrons e produtos químicos na resistência EUV, que é um interesse de pesquisa contínuo na indústria de EUVL. Portanto, a modelagem física do plasma também é relevante para componentes ópticos EUV. Os dispositivos e materiais ópticos EUV são abordados na seção seguinte (2.4).

Nos últimos três anos, a comunidade de modelagem EUVL iniciou um programa de validação e benchmarking de longo prazo para códigos CR, organizando workshops de comparação de códigos EUVL. Esta abordagem é modelada após a série de workshops de comparação de códigos não-LTE organizados pelo NIST Atomic Spectroscopia Group (ASG) há mais de 25 anos. Como tal, o Grupo de Espectroscopia Atômica do NIST (ASG) foi encarregado de desenvolver um novo banco de dados EUVL e uma ferramenta de comparação moderna para comparação inteligente de códigos CR para EUVL. Até agora, o trabalho descrito foi realizado com sucesso sem apoio financeiro direto, e os participantes dos dois workshops mais recentes da EUVL utilizaram a base de dados e a interface do utilizador para comparar os seus pacotes de software. No entanto, futuros workshops pretendem analisar novos parâmetros físicos que requerem extensas modificações na base de dados e na interface do usuário. É, portanto, necessário um financiamento estável para indicar um compromisso a longo prazo durante vários anos para apoiar o desenvolvimento deste campo de investigação.

Uma das direções futuras relatadas pelos pesquisadores do NIST é estudar esquemas de comprimentos de onda mais curtos com base na disponibilidade principalmente de refletores multicamadas. Isto produzirá fótons com comprimentos de onda mais curtos do que aqueles gerados por elementos mais pesados ​​além do estanho em estados de ionização mais elevados (os chamados "além do EUV"). Infelizmente, a comunidade de pesquisa mais ampla carece de conhecimento suficiente dos espectros de elementos de alto Z com ionização 20+ vezes maior. O Grupo de Espectroscopia Atômica do NIST (ASG) possui capacidades experimentais e teóricas para fornecer à comunidade EUVL as informações mais precisas sobre dados espectroscópicos para futuras fontes de plasma. Para este fim, o NIST Electron Beam Ion Trap (EBIT) pode não apenas gerar íons com cargas de até 70+, mas também registrar os espectros mais precisos e detalhados em EUV e espectros suaves dentro desta faixa. A equipe NIST ASG também usa métodos e códigos atômicos de última geração para cálculos espectrais em grande escala e alta precisão. As capacidades comprovadas deverão satisfazer a procura de dados precisos sobre futuras fontes de plasma para EUVL. Deve-se notar que quando os representantes da indústria foram informados sobre os recursos futuros para o EUV, afirmaram que não existem planos públicos para utilizar outros materiais além do estanho como fonte no curto prazo.

Em resumo, as partes interessadas da indústria querem modelar o plasma de estanho, e o trabalho que está a ser realizado pelo NIST pode apoiar mais esforços, mas exigirá investimento. Além disso, engenheiros de projeto e cientistas considerariam valioso integrar tais códigos em software comercial para otimizar a capacidade de produção de chips EUV. As discussões na reunião do grupo de trabalho foram técnicas, mas também foi discutida como integrar qualquer código desse tipo com parceiros comerciais para garantir os interesses das empresas dos EUA. Finalmente, a modelagem do plasma e das interações pode ajudar a reduzir o impacto negativo dos detritos nos componentes do EUVL, que será discutido na seção 2.4.2. 

2.4 Caracterização de Componentes Interagindo com EUV

Esta seção cobre dois componentes de scanners EUVL que interagem com a luz EUV: (1) fotorresistente e (2) espelhos de coleta. Os participantes da indústria do grupo de trabalho levantaram um tema geral relacionado aos requisitos de fabricação de alto volume (HVM). Especificamente, o interesse da HVM concentra-se principalmente no aumento do rendimento e da produtividade dos chips produzidos usando EUVL. As potenciais soluções metrológicas atualmente disponíveis para o NIST serão discutidas na Seção 2.

2.4.1 Fotorresiste: Descrição da propriedade do polímero

O processamento fotorresistente é fundamental para a indústria de semicondutores. Padrões em nanoescala fabricados por fotolitografia são necessários para todos os componentes do dispositivo e estruturas relacionadas (desde canais em transistores de efeito de campo (FETs) até interconexões elétricas entre dispositivos). A regra Rent estabelece que o número de terminais ou interconexões aumenta com o número de blocos lógicos ou portas. Isto está relacionado ao nível da unidade, enquanto as unidades padrão diminuem, o mesmo acontece com as conexões com as unidades. Este conceito foi demonstrado na Figura 8.

Os participantes da indústria enfatizam a necessidade de reduzir ativamente o espaçamento, utilizando uma nova arquitetura de bateria e novos materiais de dispositivos. A conferência também discutiu a dificuldade de alcançar a fabricação em alto volume (HVM) de novas estruturas e materiais unitários, sendo o rendimento uma questão importante. Por exemplo, dados 10^10 pontos de contato por cavaco e um rendimento do molde de Yd=matriz boa/matriz total, pelo menos 99% devem ser alcançados. Em um sistema, um processador Intel Core de terceira geração (quad-core) contém 1.48 bilhão de transistores. Se houver um rendimento de 99%, 1.48 milhão de transistores estarão com defeito – a meta é um rendimento de 99.99996% ou 6 Sigma (6A). O rendimento deve ser muito bom e depende do controle do processo e dos defeitos. Se o rendimento for suficiente, o custo de produção de chips EUV é determinado pela produtividade (rendimento). Em outras palavras, uma melhor resolução de pitch é necessária, mas não suficiente para o HVM.

Para continuar ...