Абсолютные радиометрические измерения важны не только для разработки процессов литографии и приемочных испытаний приборов, но и для количественного понимания процессов генерации EUV-излучения. Прогнозное моделирование этого процесса отстает от разработки самих инструментов EUV. Повышение точности модели требует точных экспериментальных данных как для входных, так и для выходных данных модели. В контексте промышленного производства EUV-излучения такие данные предоставит разработка новых инструментов радиационной метрологии, специфичных для инфракрасных лазеров и света с длиной волны 13.5 нм.

Промышленное сотрудничество отсутствует, поскольку обсуждаемые здесь инструменты промышленной литографии — единственные инструменты, способные генерировать такое количество света, для измерения которого предназначены эти детекторы. Учитывая количество интеллектуальной собственности, связанной с этими инструментами, представителям правительства и промышленности будет важно сотрудничать. Предварительные обсуждения на заседаниях рабочих групп показывают, что отрасль не желает обсуждать соответствующие детали без защиты соглашения о конфиденциальности.

2.3 Физика плазмы и моделирование: взаимодействие света и материи

EUVL использует фотоны с длиной волны 13.5 нм для производства интегральных схем. Основным источником этого света является очень горячая оловянная плазма, генерируемая мощными лазерами. Параметры лазера настраиваются для получения ионов олова, которые преимущественно излучают на длине волны около 13.5 нм (например, Sn10+-Sn15+). Хотя большинство свойств плазмы были исследованы в многочисленных экспериментах, надежная и эффективная теоретическая поддержка имеет решающее значение для разработки лучших источников оловянной плазмы. Обсуждения по физике плазмы, включая несколько презентаций на заседаниях рабочих групп, были объединены в один раздел отчета. В этом разделе основное внимание уделяется физике плазмы, текущему технологическому состоянию, а также потребностям промышленности США и исследователей NIST в продвижении в этой области.

Расширенные расчеты излучения света из оловянной плазмы, созданной лазером, обычно выполняются с использованием крупномасштабных кодов столкновительно-излучения (CR), которые пытаются объяснить наиболее важные физические процессы, приводящие к излучению фотонов. К ним относятся, среди прочего, электронное столкновительное возбуждение, девозбуждение и ионизация, радиационная, двухэлектронная и трехчастичная рекомбинация, а также автоионизация. Кроме того, может возникнуть необходимость в изучении переноса радиации и непрозрачности, а также в моделировании радиационной гидродинамики.

Моделирование плазмы также ограничено нехваткой информации о фундаментальных физических механизмах, поддерживающих взаимодействие материалов. Это может привести к постепенному, а не преобразующему прогрессу в области плазменной техники для поддержки крупносерийного производства. Лабораторные партнерства между промышленностью и правительством пытались понять и контролировать плазменные процессы и сообщили о своих успехах. Эксперты по отраслевому моделированию также отмечают, что сложное моделирование охватывает множество физических областей в разных временных масштабах.

Моделирование плазмы существует в состоянии нерешенных вопросов относительно его практичности в руководстве инженерными усилиями по улучшению генерации и эффективности EUV-света. Например, моделирование внеполосных фотонов, а также эмиссии ионов и электронов может обеспечить прогнозную информацию, которая значительно повысит эффективность производства чипов. Еще одной областью интересов являются фотонные, электронные и химические взаимодействия в EUV-резисте, что представляет собой постоянный исследовательский интерес в индустрии EUVL. Таким образом, моделирование физики плазмы также актуально для оптических компонентов EUV. Оптические устройства и материалы EUV описаны в следующем разделе (2.4).

За последние три года сообщество моделирования EUVL инициировало долгосрочную программу проверки и сравнительного анализа кодов CR, организовав семинары по сравнению кодов EUVL. Этот подход смоделирован на основе серии семинаров по сравнению кодов, не связанных с LTE, организуемых Группой атомной спектроскопии NIST (ASG) на протяжении более 25 лет. Таким образом, группе атомной спектроскопии NIST (ASG) было поручено разработать новую базу данных EUVL и современный инструмент сравнения для интеллектуального сравнения кодов CR для EUVL. До сих пор описанная работа успешно выполнялась без прямой финансовой поддержки, и участники двух последних семинаров EUVL использовали базу данных и пользовательский интерфейс для сравнения своих программных пакетов. Тем не менее, будущие семинары предназначены для анализа новых физических параметров, которые требуют значительных изменений в базе данных и пользовательском интерфейсе. Поэтому необходимо стабильное финансирование, чтобы обозначить долгосрочное обязательство в течение нескольких лет поддерживать развитие этой области исследований.

Одним из будущих направлений, о котором сообщают исследователи NIST, является изучение более коротковолновых схем, основанных на наличии преимущественно многослойных отражателей. Это будет производить фотоны с более короткими длинами волн, чем те, которые генерируются более тяжелыми элементами, помимо олова, в более высоких состояниях ионизации (так называемые «за пределами EUV»). К сожалению, более широкому исследовательскому сообществу не хватает достаточных знаний о спектрах элементов с высоким атомным числом и ионизацией более 20 раз. Группа атомной спектроскопии NIST (ASG) обладает как экспериментальными, так и теоретическими возможностями, чтобы предоставить сообществу EUVL наиболее точную информацию о спектроскопических данных для будущих источников плазмы. С этой целью электронно-лучевая ионная ловушка (EBIT) NIST может не только генерировать ионы с зарядом до 70+, но также может записывать наиболее точные и подробные спектры в EUV и мягких спектрах в этом диапазоне. Команда NIST ASG также использует самые современные атомарные методы и коды для высокоточных крупномасштабных спектральных расчетов. Проверенные возможности должны удовлетворить потребность в точных данных о будущих источниках плазмы для EUVL. Следует отметить, что когда представители отрасли были проинформированы о будущих ресурсах EUV, они заявили, что в ближайшем будущем не существует государственных планов по использованию других материалов, кроме олова, в качестве источника.

Подводя итог, можно сказать, что заинтересованные стороны отрасли хотят моделировать оловянную плазму, и работа, проводимая NIST, может поддержать дополнительные усилия, но потребует инвестиций. Кроме того, инженеры-конструкторы и ученые сочтут полезным интегрировать любые подобные коды в коммерческое программное обеспечение для оптимизации производственных мощностей EUV-чипов. Обсуждения на заседании рабочей группы носили технический характер, но также обсуждалось, как интегрировать любой такой код с коммерческими партнерами для обеспечения интересов американских компаний. Наконец, моделирование плазмы и взаимодействий может помочь уменьшить негативное воздействие мусора на компоненты EUVL, что будет обсуждаться в разделе 2.4.2. 

2.4 Характеристика компонентов, взаимодействующих с EUV

В этом разделе рассматриваются два компонента сканеров EUVL, которые взаимодействуют с EUV-светом: (1) фоторезист и (2) коллекционные зеркала. Отраслевые участники рабочей группы подняли общую тему, касающуюся требований крупносерийного производства (HVM). В частности, интерес HVM в основном сосредоточен на увеличении выхода и производительности чипов, производимых с использованием EUVL. Потенциальные метрологические решения, доступные в настоящее время NIST, будут обсуждаться в разделе 2.

2.4.1 Фоторезист: описание свойств полимера

Обработка фоторезиста имеет решающее значение для полупроводниковой промышленности. Наноразмерные модели, полученные с помощью фотолитографии, необходимы для всех компонентов устройств и связанных с ними структур (от каналов в полевых транзисторах (FET) до электрических межсоединений между устройствами). Правило аренды гласит, что количество терминалов или межсоединений увеличивается с количеством логических блоков или вентилей. Это связано с уровнем единиц, тогда как стандартные единицы сокращаются, а также уменьшаются соединения с единицами. Эта концепция продемонстрирована на рисунке 8.

Участники отрасли подчеркивают необходимость активного сокращения расстояния за счет использования новой архитектуры аккумуляторов и новых материалов для устройств. На конференции также обсуждалась сложность достижения крупносерийного производства (HVM) новых конструкций и материалов, при этом выход продукции является основной проблемой. Например, при наличии 10^10 точек контакта на чип и выходе пресс-формы Yd=хороший штамп/всего штампа необходимо достичь не менее 99%. В системе процессор Intel Core третьего поколения (четырехъядерный) содержит 1.48 миллиарда транзисторов. При выходе 99% 1.48 миллиона транзисторов будут бракованными — цель — выход 99.99996% или 6 сигм (6А). Выход должен быть очень хорошим, и это зависит от контроля процесса и дефектов. Если выход достаточен, стоимость производства чипов EUV определяется производительностью (пропускной способностью). Другими словами, лучшее разрешение шага необходимо, но недостаточно для HVM.

Продолжение следует...