Thay đổi quy trình chính ảnh hưởng đến năng suất là lỗi vị trí cạnh (EPE). Điều này xảy ra khi những bất thường không mong muốn ở kích thước nano được hiển thị ở các cạnh và thành bên của các mẫu chất quang dẫn. Những bất thường này là ngẫu nhiên và thường được gọi là độ nhám cạnh đường (LER). Khi kích thước thiết bị tiếp tục giảm, các tạo phẩm LER có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc điều khiển kích thước và biên độ dao động LER ngẫu nhiên bắt đầu cạnh tranh với dung sai của mẫu mạch. Kiểm soát LER rất quan trọng để cải thiện hiệu suất thiết bị và thông lượng sản xuất. LER có thể được gây ra bởi nhiều yếu tố trong quy trình xử lý, bao gồm các lỗi trong các bước in thạch bản và khắc, cũng như các biến thể ở cấp độ nano trong hóa học quang điện. Do đó, ngành EUVL cần hiểu rõ hơn về nguyên nhân của LER và các công cụ mới để giảm thiểu những vấn đề này.

Một chiến lược để giảm sai sót trong hiệu chỉnh chống khắc theo đường/không gian là thông qua quá trình tự lắp ráp có hướng (DSA), vì nó có thể khắc phục các khuyết tật nhỏ hơn bước. Hình 9 thể hiện nguyên lý hoạt động của EUV+DSA. Một thành viên trong ngành của nhóm công tác đã cung cấp một nghiên cứu điển hình về sự kết hợp hiệp đồng giữa EUV, DSA và tạo khuôn kép tự liên kết (SADP) cho các bước kim loại 18nm và 21nm.

Tóm lại, những điểm chính xung quanh chất quang dẫn EUV như sau: giảm kích thước đơn vị yêu cầu kiến ​​trúc quy trình mới, vật liệu thiết bị mới và giảm khoảng cách giữa các kết nối xuống 12nm. Nếu hiệu suất chip đủ cao thì giá thành của chip bán dẫn EUVL chủ yếu bị giới hạn bởi năng suất (thông lượng). Năng suất chủ yếu được xác định bởi các biến thể ngẫu nhiên của quy trình gây ra lỗi về vị trí cạnh. Nền tảng chống oxit kim loại thể hiện độ phân giải ấn tượng và hiệu suất khuyết tật ở các bước hẹp, trong khi DSA về cơ bản cải thiện các biến thể ngẫu nhiên và có hệ thống của chất quang dẫn.

Cuối cùng, những người tham gia trong ngành nhấn mạnh rằng mỗi thay đổi quy trình hiện nay đều cần có sự thăm dò thử nghiệm, trong đó năng lực và kiến ​​thức chuyên môn về đo lường của NIST đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động này. Cụ thể, có bốn phần chính để thăm dò thử nghiệm những thay đổi của quy trình:

(1) Đánh giá các biến thể của quy trình giữa hàng nghìn tỷ tính năng, đòi hỏi các phương pháp thông lượng cao ở quy mô phòng thí nghiệm, có thể giống như các thiết bị tạo sóng hài cao (HHG) được thảo luận trong Phần 2.5.1.

(2) Sự hình thành hóa học của các khuyết tật ngẫu nhiên trong điện trở, đây là một công cụ không thể thiếu có thể được thực hiện trong nguồn synchrotron, được thảo luận trong Phần 2.5.2.

(3) Phát hiện các thay đổi của quy trình ở mọi quy mô chiều dài và ngày càng ở dạng 3D. Lưu ý rằng điều này có thể đạt được thông qua kỹ thuật chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử (APT), được thảo luận trong Phần 2.5.3.

(4) Ở những thang đo chiều dài nhỏ này, các bề mặt và mặt tiếp xúc chiếm ưu thế và không tồn tại các mặt tiếp xúc sắc nét.

Khi được hỏi về triển vọng và thông tin mà ngành công nghiệp cung cấp cho cộng đồng nghiên cứu, NIST đưa ra danh sách các nhu cầu. Đối với các chất quang dẫn: (a) các chất quang dẫn mới có số lượng tử cao hơn, (b) nguồn gốc của chất quang dẫn/đặc điểm cơ bản và sự hình thành khuyết tật, (c) các dạng hóa học của các khuyết tật ngẫu nhiên trong chất quang dẫn MOx, (d) các chiến lược giảm thiểu cặn của chất quang dẫn và (e) ) kỹ thuật phát triển khô cho lớp phủ chống phản xạ hữu cơ. Nhu cầu này đặc biệt quan trọng khi quá trình sản xuất EUVL chuyển từ NA thấp sang NA cao và thậm chí NA cao hơn, như trong Hình 10.

Để hiệu chỉnh, ngành công nghiệp yêu cầu: (a) hiệu chỉnh độc lập với độ nhám đối với độ nhám và khuyết tật để duy trì bố cục mục tiêu, như trong Hình 11, (b) các phân tử DSA mới với khả năng ăn mòn khô có tính chọn lọc cao và khả năng thâm nhập có chọn lọc đối với các vật liệu có hàm lượng khí cao, (c ) copolyme khối 3 tấn ABC, và (d) copolyme khối chức năng và chổi (có thể tạo mẫu ảnh, có thể liên kết chéo, v.v.).

2.4.2. Gương thu EUV: Đặc tính ion thiếc, hơi và hạt

Việc sử dụng ánh sáng EUV để tạo mẫu tạo ra nhiều thách thức mới do hầu hết các vật liệu đều hấp thụ mạnh bức xạ 13.5nm. Kết quả của sự tương tác vật chất mạnh mẽ này là gương thay vì thấu kính được sử dụng để tạo ra và dẫn ánh sáng trong chân không. Các gương thu nguồn plasma ban đầu có dạng lõm và hình elip, với plasma được tạo ra ở tiêu điểm đầu tiên. Ở điểm lấy nét thứ hai hoặc điểm trung gian, ánh sáng plasma được dẫn về phía công cụ phơi sáng (Hình 12). Kết hợp bước sóng trên toàn bộ vùng thu thập và lọc quang phổ hồng ngoại là những tính năng chính của gương thu nhiều lớp.

Ngoài ra, việc tạo ra đủ lượng bức xạ EUV là vô cùng khó khăn, vì vậy cần phải nỗ lực để đảm bảo rằng các gương có độ phản xạ và tính đồng nhất về không gian cao nhất có thể. Hơn nữa, độ phản xạ của gương nhiều lớp phải được duy trì ở mức cao trong quá trình vận hành công cụ in thạch bản. Quá trình in thạch bản bao gồm việc phơi bày các mẫu trên chất quang dẫn, chất này lưu trữ mẫu để xử lý tiếp (xem 2.4.1). Bức xạ EUV gây ra những thay đổi hóa học trong chất quang dẫn, dẫn đến các hợp chất dễ bay hơi có thể di chuyển và hấp phụ trên các bề mặt thông qua hệ thống chân không. Mặc dù chất quang dẫn có thể ảnh hưởng đến bề mặt gương nhưng đó không phải là mối lo ngại chính về sự nhiễm bẩn của gương. Các thành viên trong ngành đã xác định được hai loại mảnh vụn chính tác động đến gương thu thập: (1) mảnh vụn trực tiếp từ plasma, với nhiệt và động lượng truyền sang khí đệm H2 xung quanh; và (2) dòng thiếc đi vào bộ thu trước khi va chạm với bất kỳ bề mặt nào, bao gồm (i) các ion dừng, (ii) hơi thiếc và (iii) các hạt thiếc.

Hiện tại, phương pháp được sử dụng để bảo vệ gương thu khỏi bị hư hại do mảnh vụn là thông qua dòng khí hydro. Khí đệm khí hydro ở khoảng 100 Pa gây ra sự giảm tốc độ ion. Hydro chảy ra khỏi bộ thu, làm giảm tốc độ lắng đọng của thiếc nguyên tử trên bộ thu. Phản ứng giữa các gốc hydro và thiếc tạo thành thiếc hydrua (SnH4), chất này có thể được bơm đi theo phản ứng thể hiện trong phương trình.

Hoạt động bơm xảy ra trong thùng chứa có bơm chân không sẽ loại bỏ khí nhiệt và hơi thiếc, điều này cũng giúp bảo vệ gương thu. Ngoài ra, phần cứng bên trong còn thu thập các hạt. Ngành công nghiệp này đã tiến hành nghiên cứu về việc làm sạch gương để giải quyết các vấn đề ô nhiễm. Ngành đã nỗ lực cải thiện tuổi thọ của gương sưu tập, đặc biệt là với tuổi thọ vượt quá 6 tháng vào năm 2021.

Mặc dù có những cải tiến đáng kể trong việc bảo vệ gương thu EUV, các thành viên trong ngành vẫn bày tỏ hai nhu cầu. Thứ nhất, hiểu "cách các photon và vật liệu plasma tương tác với khí nền, quang học và bề mặt plasma trong nguồn sáng EUV." Những lỗ hổng kiến ​​thức bao gồm plasma thứ cấp và các tương tác của nó, sự vận chuyển và quang phổ, vật lý và hóa học của bức xạ plasma cũng như chẩn đoán plasma. Thứ hai, hiểu "điều gì xảy ra với thiếc và cách quản lý nó". Những lỗ hổng kiến ​​thức trong lĩnh vực này bao gồm ô nhiễm thiếc, làm sạch gốc hydro trong thiếc, các quá trình hình thành thiếc hydrua, cũng như các quá trình hóa học và truyền nhiệt, khối lượng liên quan cũng như phát hiện hạt nhỏ.

Còn tiếp...