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影響良率的主要製程變化是邊緣貼裝誤差(EPE)。當光阻圖案的邊緣和側壁出現意外的奈米級不規則性時,就會發生這種情況。這些不規則性是隨機的,通俗地稱為線邊緣粗糙度 (LER)。隨著裝置尺寸不斷縮小,LER 偽影會嚴重影響尺寸控制,且隨機 LER 波動的振幅開始與電路圖案容差競爭。 LER 控制對於提高設備性能和製造產量至關重要。 LER 可能是由加工流程中的許多因素引起的,包括光刻和蝕刻步驟中的錯誤,以及光阻化學中的奈米級變化。因此,EUVL 產業需要更了解 LER 的原因以及緩解這些問題的新工具。
減少線/空間抗蝕刻校正誤差的一種策略是透過定向自組裝(DSA),因為它可以修復小於間距的缺陷。圖9展示了EUV+DSA的工作原理。工作小組的一位產業成員提供了針對 18 奈米和 21 奈米金屬間距的 EUV、DSA 和自對準雙圖案 (SADP) 協同組合的案例研究。
綜上所述,圍繞EUV光阻的關鍵點如下:縮小單元尺寸需要新穎的製程架構、新穎的裝置材料以及將互連間距縮小至12nm。如果晶片良率夠高,EUVL半導體晶片的成本主要受到生產率(吞吐量)的限制。成品率主要由導致邊緣放置錯誤的隨機製程變化決定。金屬氧化物抗蝕劑平台在緊密間距下表現出令人印象深刻的分辨率和缺陷性能,而 DSA 從根本上改善了光阻的系統和隨機變化。
最後,產業參與者強調,目前每個流程變革都需要實驗探索,NIST 的計量能力和專業知識在這些活動中發揮關鍵作用。具體來說,過程變化的實驗探索有四個主要子部分:
(1) 評估數萬億個特徵之間的製程變化,需要實驗室規模的高通量方法,可能類似於第 2.5.1 節中討論的高諧波發生 (HHG) 設備。
(2) 抗蝕劑中隨機缺陷的化學形成,這是可以在同步加速器源中執行的不可或缺的工具,第 2.5.2 節中討論。
(3) 檢測每個長度尺度的過程變化,並且越來越多地以 3D 方式檢測。請注意,這可以透過第 2.5.3 節中討論的原子探針斷層掃描 (APT) 技術來實現。
(4) 在這些小長度尺度上,表面和界面占主導地位,並且不存在尖銳的界面。
當被問及資訊產業向研究界提供的前景和情況時,NIST 提供了一份需求清單。對於光阻:(a)具有更高量子數的新型光阻,(b)光阻/底層特徵和缺陷形成的起源,(c)MOx光阻中隨機缺陷的化學形式,(d )減少光阻浮渣的策略,以及(e) )有機抗反射塗層的乾式顯影技術。隨著 EUVL 製造從低 NA 過渡到高 NA 甚至更高 NA,這項需求尤其重要,如圖 10 所示。
對於校正,業界要求:(a) 對粗糙度和缺陷進行與節距無關的校正,以保留目標佈局,如圖11 所示,(b) 具有高選擇性乾法蝕刻和高氣體材料選擇性滲透的新DSA 分子,(c ) 3 噸-ABC 嵌段共聚物,以及 (d) 功能性嵌段共聚物和刷子(可光圖案化、可交聯等)。
2.4.2. EUV 收集鏡:錫離子、蒸氣和顆粒表徵
由於大多數材料對 13.5 nm 輻射的強烈吸收,使用 EUV 光進行圖案化帶來了許多新的挑戰。由於這種強烈的材料相互作用,使用鏡子而不是透鏡來在真空中產生和引導光。最初的等離子體源收集鏡是凹面和橢圓形的,在第一個焦點處產生等離子體。在第二或中間焦點處,等離子光被引導至曝光工具(圖 12)。整個收集區域的波長匹配和紅外光譜過濾是多層收集鏡的關鍵特徵。
此外,產生足夠量的 EUV 輻射極具挑戰性,因此必須努力確保反射鏡具有盡可能高的反射率和空間均勻性。此外,在光刻工具的操作期間,多層反射鏡的反射率必須保持在高水準。光刻過程涉及在光阻上曝光圖案,光阻儲存圖案以進行進一步處理(見 2.4.1)。 EUV 輻射會導致光阻發生化學變化,導致揮發性化合物可能透過真空系統遷移並吸附在表面上。儘管光致抗蝕劑會影響鏡面,但這並不是鏡面污染的主要問題。產業成員已經確定了影響收集鏡的兩種主要碎片類型:(1)直接來自等離子體的碎片,熱量和動量傳遞到周圍的緩衝氣體H2; (2) 錫助熔劑在與任何表面碰撞前進入收集器,由 (i) 停止離子、(ii) 錫蒸氣和 (iii) 錫顆粒組成。
目前,用於保護收集鏡免受碎片損壞的方法是透過氫氣流。 100 Pa 左右的氫氣緩衝氣體會導致離子減速。氫氣從收集器流出,降低了原子錫在收集器上的沉積速率。氫自由基和錫之間的反應形成氫化錫 (SnH4),可以根據方程式所示的反應將其抽走。
帶有真空幫浦的容器中發生的抽氣作用可以去除熱氣體和錫蒸氣,這也有助於保護收集鏡。此外,內部硬體也會收集顆粒。該行業已經對清潔鏡子進行了研究,以解決污染問題。業界一直在努力提高集熱鏡的使用壽命,特別是到6年,其使用壽命將超過2021個月。
儘管在保護 EUV 收集器反射鏡方面取得了重大改進,但產業成員仍表達了兩個需求。首先,了解「光子和等離子體材料如何與 EUV 光源中的背景氣體、光學元件和等離子體表面相互作用」。知識差距包括次級等離子體及其相互作用、傳輸和光譜學、等離子體輻射壁物理和化學以及等離子體診斷。其次,了解「錫會發生什麼以及如何管理它」。該領域的知識差距包括錫污染、錫的氫自由基清潔、氫化錫形成過程以及相關的熱和質量傳遞和化學以及小顆粒檢測。
未完待續...




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