A principal mudança no processo que afeta o rendimento é o erro de posicionamento de borda (EPE). Isso ocorre quando irregularidades inesperadas em nanoescala são exibidas nas bordas e paredes laterais dos padrões fotorresistentes. Essas irregularidades são aleatórias e coloquialmente chamadas de rugosidade de borda de linha (LER). À medida que os tamanhos dos dispositivos continuam a diminuir, os artefatos do LER podem afetar seriamente o controle dimensional, e a amplitude das flutuações aleatórias do LER começa a competir com as tolerâncias do padrão do circuito. O controle LER é fundamental para melhorar o desempenho do dispositivo e o rendimento da fabricação. A LER pode ser causada por muitos fatores no fluxo de processamento, incluindo erros nas etapas de litografia e gravação, bem como variações em nanoescala na química do fotorresiste. Portanto, a indústria EUVL precisa de uma melhor compreensão das causas da LER e de novas ferramentas para mitigar estes problemas.

Uma estratégia para reduzir erros na correção anti-gravação de linha/espaço é através da automontagem dirigida (DSA), pois pode remediar defeitos menores que o passo. A Figura 9 mostra o princípio de funcionamento do EUV+DSA. Um membro da indústria do grupo de trabalho forneceu um estudo de caso sobre a combinação sinérgica de EUV, DSA e padrão duplo autoalinhado (SADP) para tons metálicos de 18 nm e 21 nm.

Em resumo, os pontos-chave em torno do fotorresiste EUV são os seguintes: reduzir o tamanho da unidade requer novas arquiteturas de processo, novos materiais de dispositivo e redução do espaçamento de interconexão para 12 nm. Se o rendimento do chip for alto o suficiente, o custo dos chips semicondutores EUVL será limitado principalmente pela produtividade (rendimento). O rendimento é determinado principalmente por variações aleatórias do processo que causam erros de posicionamento das bordas. A plataforma de resistência ao óxido metálico exibe resolução impressionante e desempenho de defeitos em passos estreitos, enquanto o DSA melhora fundamentalmente as variações sistemáticas e aleatórias no fotorresiste.

Por último, os participantes da indústria enfatizam que cada mudança de processo requer atualmente exploração experimental, com as capacidades e experiência em metrologia do NIST desempenhando um papel crítico nestas atividades. Especificamente, existem quatro subpartes principais na investigação experimental de mudanças no processo:

(1) Avaliação de variações de processo entre trilhões de recursos, exigindo métodos de alto rendimento em escala de laboratório, possivelmente como dispositivos de geração de alto harmônicos (HHG) discutidos na Seção 2.5.1.

(2) Formação química de defeitos aleatórios em resistes, que é uma ferramenta indispensável que pode ser realizada em uma fonte síncrotron, discutida na Seção 2.5.2.

(3) Detecção de alterações de processo em todas as escalas de comprimento e cada vez mais em 3D. Observe que isso pode ser alcançado através de técnicas de tomografia por sonda atômica (APT), discutidas na Seção 2.5.3.

(4) Nessas pequenas escalas de comprimento, as superfícies e interfaces dominam, e não existem interfaces nítidas.

Quando questionado sobre as perspectivas e a informação que a indústria oferece à comunidade de pesquisa, o NIST fornece uma lista de demandas. Para fotorresistentes: (a) novos fotorresistentes com números quânticos mais altos, (b) origens do fotorresistente/característica subjacente e formações de defeitos, (c) formas químicas de defeitos aleatórios em fotorresistentes MOx, (d) estratégias para mitigar a espuma fotorresistente, e (e ) técnicas de revelação a seco para revestimentos antirreflexos orgânicos. Esta procura é particularmente importante à medida que a produção de EUVL transita de NA baixo para NA elevado e NA ainda mais elevado, como mostra a Figura 10.

Para correção, a indústria exige: (a) correção independente do passo para rugosidade e defeitos para preservar o layout do alvo, como mostrado na Figura 11, (b) novas moléculas de DSA com ataque a seco de alta seletividade e penetração seletiva para materiais com alto teor de gás, (c ) copolímeros em bloco ABC de 3 toneladas e (d) copolímeros em bloco funcionais e escovas (fotopadronizáveis, reticuláveis, etc.).

2.4.2. Espelhos coletores EUV: caracterização de íons de estanho, vapor e partículas

O uso da luz EUV para padronização traz muitos novos desafios devido à forte absorção da radiação de 13.5 nm pela maioria dos materiais. Como resultado desta forte interação material, espelhos em vez de lentes são usados ​​para gerar e guiar a luz no vácuo. Os espelhos coletores iniciais da fonte de plasma são côncavos e de formato elipsoidal, com plasma gerado no primeiro foco. No segundo foco ou foco intermediário, a luz de plasma é guiada em direção à ferramenta de exposição (Figura 12). A correspondência de comprimento de onda em toda a região de coleta e a filtragem espectral infravermelha são características principais dos espelhos coletores multicamadas.

Além disso, gerar uma quantidade suficiente de radiação EUV é extremamente desafiador, por isso devem ser feitos esforços para garantir que os espelhos tenham a maior refletividade e uniformidade espacial possível. Além disso, a reflectividade dos espelhos multicamadas deve ser mantida a um nível elevado durante a operação da ferramenta de litografia. O processo de litografia envolve a exposição de padrões em um fotorresistente, que armazena o padrão para processamento posterior (ver 2.4.1). A radiação EUV causa alterações químicas no fotorresiste, resultando em compostos voláteis que podem migrar e adsorver nas superfícies através do sistema de vácuo. Embora o fotorresistente possa afetar a superfície do espelho, não é a principal preocupação quanto à contaminação do espelho. Os membros da indústria identificaram dois tipos principais de detritos que impactam os espelhos de coleta: (1) detritos diretamente do plasma, com calor e impulso transferidos para o gás tampão H2 circundante; e (2) fluxo de estanho entrando no coletor antes de colidir com qualquer superfície, composto de (i) íons de parada, (ii) vapor de estanho e (iii) partículas de estanho.

Atualmente, o método utilizado para proteger o espelho coletor de danos por detritos é através de um fluxo de gás hidrogênio. Um gás tampão de gás hidrogênio a cerca de 100 Pa causa desaceleração iônica. O hidrogênio flui para fora do coletor, o que reduz a taxa de deposição de estanho atômico no coletor. A reação entre os radicais hidrogênio e o estanho forma hidreto de estanho (SnH4), que pode ser bombeado de acordo com a reação mostrada na equação.

A ação de bombeamento que ocorre em um recipiente com bomba de vácuo remove gases térmicos e vapor de estanho, o que também ajuda a proteger o espelho coletor. Além disso, o hardware interno coleta partículas. A indústria conduziu pesquisas sobre limpeza de espelhos para resolver problemas de contaminação. Esforços têm sido feitos na indústria para melhorar a vida útil dos espelhos coletores, especialmente com uma vida útil superior a 6 meses em 2021.

Apesar das melhorias substanciais na proteção dos espelhos coletores EUV, os membros da indústria expressaram duas necessidades. Em primeiro lugar, compreender "como os fótons e os materiais de plasma interagem com os gases de fundo, a óptica e as superfícies de plasma em uma fonte de luz EUV". As lacunas de conhecimento incluem plasma secundário e suas interações, transporte e espectroscopia, física e química da parede de radiação plasmática e diagnóstico de plasma. Em segundo lugar, compreender “o que acontece com o estanho e como administrá-lo”. As lacunas de conhecimento nesta área incluem contaminação por estanho, limpeza radical de hidrogênio do estanho, processos de formação de hidreto de estanho, bem como transferência térmica e de massa associada e química, e detecção de pequenas partículas.

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