การเปลี่ยนแปลงกระบวนการหลักที่ส่งผลต่อผลผลิตคือข้อผิดพลาดในการวางขอบ (EPE) สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อมีการแสดงความผิดปกติระดับนาโนที่ไม่คาดคิดที่ขอบและผนังด้านข้างของรูปแบบการต้านทานแสง ความผิดปกติเหล่านี้เป็นแบบสุ่มและเรียกขานกันว่าความหยาบของขอบเส้น (LER) เนื่องจากขนาดอุปกรณ์ยังคงลดลง อาร์ติแฟกต์ของ LER อาจส่งผลกระทบร้ายแรงต่อการควบคุมมิติ และแอมพลิจูดของความผันผวนของ LER แบบสุ่มจะเริ่มแข่งขันกับความคลาดเคลื่อนของรูปแบบวงจร การควบคุม LER มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์และปริมาณงานการผลิต LER อาจเกิดจากหลายปัจจัยในขั้นตอนการประมวลผล รวมถึงข้อผิดพลาดในการพิมพ์หินและขั้นตอนการแกะสลัก รวมถึงการแปรผันของเคมีไวแสงในระดับนาโน ดังนั้น อุตสาหกรรม EUVL จึงต้องการความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับสาเหตุของ LER และเครื่องมือใหม่ๆ เพื่อบรรเทาปัญหาเหล่านี้

กลยุทธ์หนึ่งในการลดข้อผิดพลาดในการแก้ไขการกัดด้วยเส้น/ช่องว่างคือผ่านการประกอบตัวเองโดยตรง (DSA) เนื่องจากสามารถแก้ไขข้อบกพร่องที่มีขนาดเล็กกว่าระยะพิทช์ได้ รูปที่ 9 แสดงหลักการทำงานของ EUV+DSA สมาชิกในอุตสาหกรรมของคณะทำงานได้ให้กรณีศึกษาเกี่ยวกับการผสมผสานการทำงานร่วมกันระหว่าง EUV, DSA และ self-aligned double patterning (SADP) สำหรับพิตช์โลหะขนาด 18 นาโนเมตรและ 21 นาโนเมตร

โดยสรุป ประเด็นสำคัญรอบๆ ตัวต้านทานแสง EUV มีดังนี้: การลดขนาดหน่วยต้องใช้สถาปัตยกรรมกระบวนการใหม่ วัสดุอุปกรณ์ใหม่ และลดระยะห่างของการเชื่อมต่อถึง 12 นาโนเมตร หากผลผลิตของชิปสูงเพียงพอ ต้นทุนของชิปเซมิคอนดักเตอร์ EUVL จะถูกจำกัดโดยประสิทธิภาพการทำงาน (ปริมาณงาน) เป็นหลัก อัตราผลตอบแทนส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการแบบสุ่มที่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวางขอบ แท่นต้านทานโลหะออกไซด์แสดงความละเอียดที่น่าประทับใจและประสิทธิภาพข้อบกพร่องที่ระยะพิตช์แคบ ในขณะที่ DSA ช่วยปรับปรุงความแปรผันของระบบโฟโตรีซิสต์อย่างเป็นระบบและแบบสุ่มโดยพื้นฐาน

สุดท้ายนี้ ผู้เข้าร่วมในอุตสาหกรรมเน้นย้ำว่าในปัจจุบันการเปลี่ยนแปลงแต่ละกระบวนการจำเป็นต้องมีการสำรวจเชิงทดลอง โดยความสามารถและความเชี่ยวชาญด้านมาตรวิทยาของ NIST มีบทบาทสำคัญในกิจกรรมเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีส่วนย่อยที่สำคัญสี่ส่วนในการตรวจสอบเชิงทดลองของการเปลี่ยนแปลงกระบวนการ:

(1) การประเมินความแปรผันของกระบวนการในคุณลักษณะนับล้านล้านรายการ ซึ่งต้องใช้วิธีปริมาณงานสูงในระดับห้องปฏิบัติการ ซึ่งอาจเหมือนกับอุปกรณ์สร้างฮาร์โมนิกสูง (HHG) ที่กล่าวถึงในหัวข้อ 2.5.1

(2) การก่อตัวทางเคมีของข้อบกพร่องแบบสุ่มในตัวต้านทาน ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ซึ่งสามารถดำเนินการได้ในแหล่งกำเนิดซินโครตรอน ตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อ 2.5.2

(3) การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงกระบวนการในทุกระดับความยาวและเพิ่มขึ้นในแบบ 3 มิติ โปรดทราบว่าสามารถทำได้โดยใช้เทคนิคการตรวจเอกซเรย์โพรบอะตอม (APT) ตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อ 2.5.3

(4) ที่ความยาวขนาดเล็กเหล่านี้ พื้นผิวและส่วนต่อประสานมีอิทธิพลเหนือ และไม่มีส่วนต่อประสานที่แหลมคมอยู่

เมื่อถามเกี่ยวกับแนวโน้มและอุตสาหกรรมสารสนเทศที่มีให้กับชุมชนการวิจัย NIST จะแสดงรายการความต้องการ สำหรับนักถ่ายภาพด้วยแสง: (a) นักถ่ายภาพด้วยแสงแบบใหม่ที่มีจำนวนควอนตัมสูงกว่า (b) ต้นกำเนิดของนักถ่ายภาพด้วยแสง / คุณสมบัติพื้นฐานและการก่อตัวของข้อบกพร่อง (c) รูปแบบทางเคมีของข้อบกพร่องแบบสุ่มในนักถ่ายภาพด้วยแสง MOx (d) กลยุทธ์ในการบรรเทาฝา photoresist และ (e ) เทคนิคการพัฒนาแบบแห้งสำหรับสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนแบบอินทรีย์ ความต้องการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากการผลิต EUVL เปลี่ยนจาก NA ต่ำไปเป็น NA สูง และ NA ที่สูงขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 10

สำหรับการแก้ไข ความต้องการของอุตสาหกรรม: (a) การแก้ไขที่ไม่ขึ้นกับระยะพิทช์สำหรับความหยาบและข้อบกพร่องเพื่อรักษาเค้าโครงเป้าหมาย ดังแสดงในรูปที่ 11 (b) โมเลกุล DSA ใหม่ที่มีการกัดแบบแห้งที่มีการคัดเลือกสูงและการเจาะแบบเลือกสำหรับวัสดุที่มีก๊าซสูง (c ) โคโพลีเมอร์บล็อก ABC ขนาด 3 ตัน และ (d) โคโพลีเมอร์บล็อกเชิงฟังก์ชันและแปรง (มีลวดลายตามรูปถ่าย สามารถเชื่อมโยงข้ามได้ ฯลฯ)

2.4.2. กระจกสะสม EUV: การระบุลักษณะเฉพาะของดีบุก ไอระเหย และอนุภาค

การใช้แสง EUV เพื่อสร้างลวดลายนำมาซึ่งความท้าทายใหม่ๆ มากมาย เนื่องจากการดูดซับรังสี 13.5 นาโนเมตรจากวัสดุส่วนใหญ่ ผลจากปฏิกิริยาระหว่างวัสดุที่รุนแรงนี้ กระจกเงาแทนเลนส์จึงถูกนำมาใช้เพื่อสร้างและนำทางแสงในสุญญากาศ กระจกสะสมแหล่งกำเนิดพลาสม่าเริ่มแรกมีลักษณะเว้าและมีรูปร่างทรงรี โดยมีพลาสมาเกิดขึ้นที่โฟกัสแรก ที่โฟกัสที่สองหรือกลาง แสงพลาสมาจะถูกนำทางไปยังเครื่องมือรับแสง (รูปที่ 12) การจับคู่ความยาวคลื่นทั่วทั้งขอบเขตการรวบรวมและการกรองสเปกตรัมอินฟราเรดเป็นคุณสมบัติหลักของกระจกสะสมหลายชั้น

นอกจากนี้ การสร้างรังสี EUV ในปริมาณที่เพียงพอถือเป็นความท้าทายอย่างยิ่ง ดังนั้นจึงต้องพยายามเพื่อให้แน่ใจว่ากระจกมีการสะท้อนแสงและความสม่ำเสมอของพื้นที่สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ นอกจากนี้ ต้องรักษาการสะท้อนแสงของกระจกหลายชั้นไว้ในระดับสูงระหว่างการทำงานของเครื่องมือพิมพ์หิน กระบวนการพิมพ์หินเกี่ยวข้องกับการเปิดเผยรูปแบบบนโฟโตรีซิสต์ ซึ่งจะเก็บรูปแบบไว้เพื่อการประมวลผลต่อไป (ดู 2.4.1) การแผ่รังสี EUV ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในตัวต้านทานแสง ส่งผลให้สารประกอบระเหยที่อาจเคลื่อนตัวและดูดซับลงบนพื้นผิวผ่านระบบสุญญากาศ แม้ว่าโฟโตรีซิสต์อาจส่งผลต่อพื้นผิวกระจก แต่ก็ไม่ได้เป็นปัญหาหลักสำหรับการปนเปื้อนของกระจก สมาชิกในอุตสาหกรรมได้ระบุเศษสองประเภทหลักที่ส่งผลกระทบต่อกระจกสะสม: (1) เศษซากโดยตรงจากพลาสมา โดยความร้อนและโมเมนตัมถูกถ่ายโอนไปยังก๊าซบัฟเฟอร์ H2 โดยรอบ; และ (2) ฟลักซ์ดีบุกเข้าสู่ตัวสะสมก่อนชนกับพื้นผิวใดๆ ประกอบด้วย (i) ไอออนหยุด (ii) ไอดีบุก และ (iii) อนุภาคดีบุก

ปัจจุบันวิธีการที่ใช้ในการปกป้องกระจกสะสมจากความเสียหายของเศษซากคือผ่านการไหลของก๊าซไฮโดรเจน ก๊าซบัฟเฟอร์ของก๊าซไฮโดรเจนที่อุณหภูมิประมาณ 100 Pa ทำให้เกิดการชะลอตัวของไอออน ไฮโดรเจนไหลออกจากตัวสะสม ซึ่งจะช่วยลดอัตราการสะสมของดีบุกอะตอมบนตัวสะสม ปฏิกิริยาระหว่างอนุมูลไฮโดรเจนกับดีบุกทำให้เกิดดีบุกไฮไดรด์ (SnH4) ซึ่งสามารถสูบออกไปได้ตามปฏิกิริยาที่แสดงในสมการ

การดำเนินการปั๊มที่เกิดขึ้นในภาชนะที่มีปั๊มสุญญากาศจะขจัดก๊าซความร้อนและไอดีบุก ซึ่งยังช่วยปกป้องกระจกสะสมอีกด้วย นอกจากนี้ฮาร์ดแวร์ภายในยังรวบรวมอนุภาคอีกด้วย อุตสาหกรรมได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับการทำความสะอาดกระจกเพื่อแก้ไขปัญหาการปนเปื้อน มีความพยายามในอุตสาหกรรมเพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานของกระจกสะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอายุการใช้งานที่เกิน 6 เดือนในปี 2021

แม้จะมีการปรับปรุงอย่างมากในการปกป้องกระจกสะสม EUV แต่สมาชิกในอุตสาหกรรมก็ได้แสดงความต้องการสองประการ ประการแรก การทำความเข้าใจ "โฟตอนและวัสดุพลาสมามีปฏิกิริยาอย่างไรกับก๊าซพื้นหลัง เลนส์ และพื้นผิวพลาสมาในแหล่งกำเนิดแสง EUV" ช่องว่างความรู้ ได้แก่ พลาสมาทุติยภูมิและอันตรกิริยาของมัน การขนส่งและสเปกโทรสโกปี ฟิสิกส์และเคมีของผนังรังสีพลาสมา และการวินิจฉัยพลาสมา ประการที่สอง การทำความเข้าใจ "เกิดอะไรขึ้นกับดีบุกและจะจัดการมันอย่างไร" ช่องว่างความรู้ในพื้นที่นี้รวมถึงการปนเปื้อนของดีบุก การทำความสะอาดดีบุกด้วยอนุมูลไฮโดรเจน กระบวนการสร้างดีบุกไฮไดรด์ ตลอดจนการถ่ายโอนความร้อนและมวลและเคมีที่เกี่ยวข้อง และการตรวจจับอนุภาคขนาดเล็ก

ยังมีต่อ...