Литография в крайнем ультрафиолете - Extreme ultraviolet lithography

Литография в крайнем ультрафиолете (также известен как EUV или же EUVL) это литография (в основном чип-печать / изготовление, также известное как "изготовление") технологии с использованием ряда крайний ультрафиолет (EUV) длины волн, примерно охватывающие 2% FWHM пропускная способность около 13,5 нм.

Хотя технология EUV доступна для массового производства, 53 машины по всему миру способны производить вафли с использованием техники было доставлено в течение 2018 и 2019 годов, а 201 иммерсионная литография системы были поставлены в тот же период.^{[1][2][нужен лучший источник ]} Проблемы, которые затрудняют внедрение EUV, - это затраты на инструменты (сканеры EUV ASML могут стоить до 120 миллионов долларов США.^[3][4]), время безотказной работы инструмента и стохастический явления.^[5] Новейшие инструменты NXE: 3400 были оснащены функцией заполнения нижнего зрачка для лучшего изображения,^[6] но это приводит к снижению производительности из-за ограниченного использования поля экспонирования.^[7] Остается еще несколько фундаментальных вопросов.^[8]

По состоянию на 2020 год Samsung и TSMC - единственные компании, которые использовали EUV в производстве, в основном ориентированном на 5 нм. На IEDM 2019 TSMC сообщила об использовании EUV для 5-нанометрового контакта, переходного отверстия, металлической линии и слоев разреза, где разрезы могут применяться к ребрам, воротам или металлическим линиям.^[9][10] 5-нанометровая технология Samsung литографически является тем же правилом проектирования, что и 7-нм, с минимальным шагом 36 нм.^[11]

Текущие проблемы EUV. Фотоны EUV имеют гораздо более высокую энергию, чем ArF (6,4 эВ), что приводит к новым значительным эффектам. Красный цвет указывает на компромисс между вращением поперечной щели и фотоэлектронами / вторичными электронами.

Механизм формирования изображения в EUV литографии. Вершина: Многослойный EUV-фильтр и поглотитель (фиолетовый), образующий шаблон маски для отображения линии. Нижний: EUV-излучение (красный), отраженное от рисунка маски, поглощается резистом (желтый) и подложкой (коричневый), производя фотоэлектроны и вторичные электроны (синий). Эти электроны увеличивают степень химических реакций в резисте. На оптическое изображение накладывается случайный по своей природе вторичный электронный узор. Нежелательное воздействие вторичных электронов приводит к потере разрешения, наблюдаемой шероховатости края линии и изменению ширины линии.

Стохастический аспект EUV-изображения. Фотонный дробовой шум может вызвать значительные локальные вариации дозы, которые могут пересекать порог печати (пунктирная линия).

Маски

EUV фотошаблоны работать, отражая свет,^[12] что достигается за счет использования нескольких чередующихся слоев молибден и кремний. Это отличается от обычных фотошаблонов, которые блокируют свет с помощью одного слоя хрома на кварцевой подложке. Маска EUV состоит из 40 чередующихся слоев кремния и молибдена;^[13] этот многослойный слой отражает ультрафиолетовый свет сквозь Брэгговская дифракция; коэффициент отражения сильно зависит от угла падения и длины волны, при этом более длинные волны отражают больше вблизи нормального падения, а более короткие длины волн отражают больше от нормального падения. Рисунок образуется в поглощающем слое на основе тантала поверх многослойного материала.^[14] Многослойный слой может быть защищен тонким слоем рутения. ^[15][16]

Производство

Бланковые фотошаблоны в основном производят две компании: AGC Inc. и Hoya Corporation.^[17][18] Заготовка фотошаблона покрыта фоторезист, который затем экспонируется с помощью лазер, с помощью литография без маски.^[19] Выставленный фоторезист проявляется (удаляется), а незащищенные участки протравливаются. Оставшийся фоторезист удаляется. Затем маски проверяются, а затем ремонтируются с использованием электронный луч.^[20] Травление должно выполняться на очень специфическую глубину, что затрудняет травление по сравнению с традиционным производством фотошаблонов.^[21]

Инструмент

Инструмент EUVL, Ливерморская национальная лаборатория.

Инструмент состоит из управляемого лазером плазменного источника света из олова (Sn), отражающей оптики, состоящей из многослойных зеркал, содержащихся в среде газообразного водорода. Водород используется для предотвращения осаждения олова на зеркале коллектора EUV в источнике.^[22]

EUVL - это значительный отход от стандарта глубокой ультрафиолетовой литографии. Все вещество поглощает EUV радиация. Следовательно, для EUV-литографии необходим вакуум. Все оптические элементы, включая фотомаска, необходимо использовать бездефектный молибден / кремний (Пн /Si ) многослойные (состоящие из 40 бислоев Mo / Si), которые отражают свет посредством межслойной интерференции; любое из этих зеркал поглощает около 30% падающего света.

Текущие системы EUVL содержат не менее двух конденсатор многослойные зеркала, шесть проекционных многослойных зеркал и многослойный объект (маска). Поскольку зеркала поглощают 96% EUV-света, идеальный EUV-источник должен быть намного ярче, чем его предшественники. Разработка источников EUV была сосредоточена на плазма генерируется лазерными или разрядными импульсами. Зеркало, отвечающее за сбор света, напрямую подвергается воздействию плазмы и уязвимо для повреждений от высоких энергий. ионы^[23][24] и другой мусор^[25] например, капельки олова, которые требуют ежегодной замены дорогостоящего коллекционного зеркала. ^[26]

Требования к ресурсам

Источник: Gigaphoton, Sematech Symposium Japan, 15 сентября 2010 г.

Требуемые коммунальные ресурсы значительно больше для EUV по сравнению с 193 нм погружение, даже при двух экспозициях с использованием последнего. Компания Hynix сообщила на симпозиуме EUV 2009, что эффективность сетевой розетки составляла ~ 0,02% для EUV, т. Е. Для получения 200 Вт при промежуточном фокусе для 100 пластин в час потребовалось бы 1 мегаватт входной мощности по сравнению с 165. -киловатт для иммерсионного сканера ArF, и что даже при той же пропускной способности площадь основания сканера EUV была примерно в 3 раза больше, чем у иммерсионного сканера ArF, что приводило к снижению производительности.^[27] Кроме того, для удержания обломков ионов может потребоваться сверхпроводящий магнит.^[28]

Типичный инструмент EUV весит 180 тонн.^[29]

Краткое изложение основных характеристик

В следующей таблице приведены основные различия между системами EUV в разработке и Погружение ArF системы, которые сегодня широко используются в производстве:

Различная степень разрешения у инструментов с числовой апертурой 0.33 объясняется различными вариантами освещения. Несмотря на потенциал оптики для достижения разрешения ниже 20 нм, вторичные электроны в резисте практически ограничивают разрешение примерно до 20 нм.^[39]

Мощность, пропускная способность и время безотказной работы источника света

EUV TPT как функция дозы. Пропускная способность пластины EUV-инструмента фактически является функцией дозы облучения при фиксированной мощности источника.

Производительность EUV за 13-недельный период. Средняя еженедельная производительность на инструменте реального клиента составляет около 1000 пластин в день, иногда меньше.

Нейтральные атомы или конденсированное вещество не могут испускать EUV-излучение. Ионизация должно предшествовать EUV-излучению в материи. Тепловое образование многозарядных положительных ионов возможно только в горячих плотных плазма, который сам сильно поглощает EUV.^[40] По состоянию на 2016 год установленным источником EUV-света является оловянная плазма с импульсным лазером.^[41] Ионы поглощают излучаемый ими EUV-свет и легко нейтрализуются электронами в плазме в более низкие зарядовые состояния, которые производят свет в основном на других, непригодных для использования длинах волн, что приводит к значительному снижению эффективности генерации света для литографии при более высокой плотности мощности плазмы.

Производительность связана с мощностью источника, деленной на дозу.^[42] Более высокая доза требует более медленного движения ступени (меньшей пропускной способности), если мощность импульса не может быть увеличена.

Отражательная способность коллектора EUV ухудшается на ~ 0,1-0,3% на миллиард импульсов 50 кГц (~ 10% за ~ 2 недели), что приводит к потере времени безотказной работы и пропускной способности, в то время как даже для первых нескольких миллиардов импульсов (в течение одного дня) все еще остается 20%. (+/- 10%) колебание.^[43] Это может быть связано с накоплением упомянутого выше остатка олова, который не удаляется полностью.^[44][45] С другой стороны, традиционные инструменты иммерсионной литографии для создания двойного рисунка обеспечивают стабильную производительность в течение года.^[46]

В последнее время осветитель NXE: 3400B отличается уменьшенным коэффициентом заполнения зрачка (PFR) до 20% без потерь передачи.^[47] PFR максимален и превышает 0,2 с шагом металла 45 нм.^[48]

Благодаря использованию EUV-зеркал, которые также поглощают EUV-свет, на пластине, наконец, доступна только небольшая часть света источника. Для осветительной оптики используются 4 зеркала, а для проекционной оптики - 6 зеркал. Маска EUV или сетка сами по себе являются дополнительным зеркалом. При 11 отражениях на пластине доступно только ~ 2% света источника EUV.^[49]

Время безотказной работы инструмента

Источник света EUV ограничивает время безотказной работы инструмента, помимо производительности. В двухнедельный период, например, может быть запланировано более семи часов простоя, в то время как общее фактическое время простоя, включая незапланированные проблемы, может легко превысить день.^[49] Ошибка в дозе более 2% гарантирует простой инструмента.^[49]

Сравнение с другими источниками света для литографии

В то время как современный 193 нм ArF эксимерные лазеры предлагаем интенсивность 200 Вт / см²,^[50] лазеры для создания плазмы, генерирующей EUV, должны быть намного более интенсивными, порядка 10¹¹ Вт / см².^[51] Для современного источника света с иммерсионной литографией на основе ArF мощностью 120 Вт требуется не более 40 кВт.^[52] в то время как источники EUV должны превышать 40 кВт.^[53]

Требуемая мощность для EUV-литографии составляет не менее 250 Вт, тогда как для других традиционных источников литографии она намного меньше.^[49] Например, источники света для иммерсионной литографии рассчитаны на 90 Вт, сухие источники ArF - 45 Вт и источники KrF - 40 Вт. Ожидается, что для источников света EUV с высокой числовой апертурой потребуется не менее 500 Вт.^[49]

Стохастические проблемы EUV

Локальные распределения дозы из статистики Пуассона (дробовой шум). Локально в нанометровом масштабе число фотонов, попадающих в резист, естественно колеблется примерно в среднем, что приводит к довольно широкому распределению фактических доз в областях, где оно должно быть постоянным, например, вдоль края элемента.

Распределение доз в зависимости от средней дозы. Согласно статистике Пуассона, увеличение среднего числа фотонов сужает распределение. Хотя средняя доза увеличена в четыре раза, расстояние между дальними хвостами двух распределений различается более чем на два порядка.

Разделение расфокусировки фотонов, приводящее к большему стохастическому воздействию. Расфокусировка вызывает различную разность фаз (показаны здесь разными цветами) между мешающими лучами из разных точек зрачка, что приводит к разным изображениям. Поэтому фотоны из разных точек должны быть разделены по крайней мере между несколькими группами, уменьшая их количество и увеличивая стохастические эффекты.

Вероятность стохастического дефекта в зависимости от шага. Вероятность возникновения дефекта перемычки в металлической линии увеличивается с уменьшением полушага, но при заданной ширине линии увеличивается с шагом.

Разделение фотонов на дифрактограммы в зрачке. Стохастические эффекты усугубляются разделением фотонов на меньшее количество на дифракционную картину (каждая представлена ​​здесь разным цветом с разным процентом фотонов в квадранте зрачка) через зрачок.^[54][55]

Стохастические дефекты возникают из-за дозозависимого размытия. Зависимое от дозы размытие усиливает фотонный дробовой шум, из-за чего объекты не печатаются (красный) или перекрывают разрыв между соседними объектами (зеленый).

EUV-литография особенно чувствительна к стохастическим эффектам.^[56] В большом количестве функций, напечатанных с помощью EUV, хотя подавляющее большинство разрешено, некоторые из них не печатаются полностью, например отсутствующие отверстия или перемычки. Известно, что значительный вклад в этот эффект вносит доза, используемая для печати.^[57] Это связано с дробовой шум , о чем будет сказано ниже. Из-за стохастических вариаций числа поступающих фотонов некоторые области, предназначенные для печати, фактически не достигают порогового значения для печати, оставляя неэкспонированные дефектные области. Некоторые области могут быть переэкспонированы, что приведет к чрезмерной потере резиста или сшиванию. Вероятность стохастического отказа увеличивается экспоненциально по мере уменьшения размера элемента, и для того же размера элемента увеличение расстояния между элементами также значительно увеличивает вероятность.^[57][58] Отрезки линий, которые расположены относительно широко, представляют собой серьезную проблему. Доходность требует обнаружения стохастических сбоев ниже 1e-12.^[57]

Склонность к стохастическим дефектам усиливается, когда изображение состоит из фотонов из разных паттернов, например из паттерна с большой площадью.^[54][55] или от расфокусировки из-за заполнения большого зрачка.^[59][60]

Для одной и той же совокупности могут существовать несколько режимов отказа. Например, помимо перекрытия траншей, линии, разделяющие траншеи, могут быть нарушены.^[57] Это может быть связано со стохастической потерей сопротивления,^[56] от вторичных электронов.^[61][62]

Сосуществование стохастически недоэкспонированных и переэкспонированных дефектных областей приводит к потере окна дозы на определенном уровне дефектов после травления между скалами формирования паттерна низкой и высокой дозы.^[63] Следовательно, выигрыш в разрешении от более короткой длины волны теряется.

Подложка из резиста также играет важную роль.^[57] Это может быть связано с вторичными электронами, генерируемыми подслоем.^[64] Вторичные электроны могут удалить более 10 нм резиста с открытого края.^[61][65]

Уровень дефекта порядка 1К / мм.².^[66]

Фотонный дробовой шум может быть связан со стохастическими дефектами через наличие дозозависимого размытия (моделируется как гауссово).^[67]

Оптические проблемы, связанные с EUV

Асимметрия изображения из-за нескольких точек источника освещения. Поскольку засветка маски от разных точек источника находится под разными углами, разные точки фактически дают разные изображения. Слева направо представленные исходные точки расположены дальше от центра. Шаг линий 28 нм.

Случайные вариации многослойной отражательной способности

GlobalFoundries и Lawrence Berkeley Labs провели исследование методом Монте-Карло для моделирования эффектов смешивания слоев молибдена (Mo) и кремния (Si) в многослойном слое, который используется для отражения EUV-света от EUV-маски.^[68] Результаты показали высокую чувствительность к изменению толщины слоя в атомном масштабе. Такие вариации не могут быть обнаружены измерениями отражательной способности на большой площади, но будут значительными в масштабе критического размера (CD).^[68]

Ширина полосы частот (Хроматическая аберрация )

Зависимость углового спектра отражения от длины волны. Коэффициент отражения как функция угла падения существенно зависит от длины волны. Вставка: Аподизация из-за угловой зависимости вызывает асимметричное распределение по зрачку для разных длин волн.^[69]

Сдвиг изображения из-за расфокусировки зависит от длины волны. Угловая зависимость многослойной отражательной способности объекта (маски) различна для разных длин волн, что приводит к разным сдвигам при расфокусировке.

В отличие от источников для литографии DUV, основанных на эксимерных лазерах, источники EUV-плазмы излучают свет в широком диапазоне длин волн.^[70] Хотя спектр EUV не является полностью монохроматическим и даже не таким спектрально чистым, как источники DUV-лазера, рабочая длина волны обычно принимается равной 13,5 нм. В действительности отраженная мощность в основном распределяется в диапазоне 13,3-13,7 нм.^[71] Полоса пропускания EUV-света, отраженного многослойным зеркалом, используемым для EUV-литографии, составляет более +/- 2% (> 270 мкм);^[72] изменения фазы из-за изменений длины волны при заданном угле освещения могут быть вычислены^[73]и по сравнению с бюджетом аберрации.^[74] Зависимость от длины волны отражательная способность^[73][71] также влияет на аподизацию, или распределение освещения по зрачку (для разных углов); разные длины волн эффективно «видят» разные источники света, поскольку они по-разному отражаются многослойной маской.^[75][71] Такой эффективный наклон освещения источника может привести к значительным сдвигам изображения из-за расфокусировки.^[76] И наоборот, длина волны отраженного пика изменяется по зрачку из-за разных углов падения.^[71][77] Это усугубляется, когда углы охватывают большой радиус, например, кольцевое освещение. Пиковая длина волны отражательной способности увеличивается при меньших углах падения.^[78] Апериодические многослойные слои были предложены для снижения чувствительности за счет более низкой отражательной способности, но они слишком чувствительны к случайным колебаниям толщины слоя, например, из-за неточности контроля толщины или взаимной диффузии.^[79] В частности, расфокусированные плотные линии с шагом, вдвое превышающим минимально разрешаемый шаг, страдают от сдвига края, зависящего от длины волны.^[80]

Более узкая полоса пропускания увеличила бы чувствительность к поглотителю маски и толщине буфера в масштабе 1 нм.^[81][82]

Эффекты фазы поглотителя маски

Эффект фазового сдвига маски EUV. Фазовый сдвиг на маске EUV, даже из слабо яркой области, смещает положение элемента, а также изменяет ширину печати.

Изображение меняется благодаря фокусировке. Контрастность изображения меняется в зависимости от фокуса, как и ожидалось, но наилучшее положение фокуса сильно различается в зависимости от множества факторов, таких как в данном случае угол освещения.

Поглотитель маски EUV из-за частичного пропускания генерирует разность фаз между 0-м и 1-м порядками дифракции в линейно-пространственной структуре, что приводит к сдвигам изображения (при заданном угле освещения), а также к изменениям пиковой интенсивности (приводящим к ширине линии). изменения)^[83] которые дополнительно усиливаются из-за расфокусировки.^[84][85] В конечном итоге это приводит к различным положениям наилучшего фокуса для разных шагов и разных углов освещения. Как правило, смещение изображения уравновешивается из-за того, что точки источников освещения спарены (каждая на противоположных сторонах оптической оси). Однако отдельные изображения накладываются друг на друга, и результирующий контраст изображения ухудшается, когда сдвиги отдельных исходных изображений достаточно велики. Разность фаз в конечном итоге также определяет наилучшее положение фокусировки.

Отражающая оптика

Шаги и ориентации в металлических схемах. Различия в шагах и ориентации металлических макетов вызовут сложности для EUV-литографии из-за использования отражающей оптики.

Фундаментальным аспектом инструментов EUVL, являющимся результатом использования отражающей оптики, является внеосевое освещение (под углом 6 градусов, в разных направлениях в разных положениях внутри осветительной щели)^[86] на многослойной маске. Это приводит к эффектам затенения, приводящим к асимметрии в дифракционной картине, которая ухудшает ее точность различными способами, как описано ниже.^[87]

Эффекты затенения толстой маски

Эффект затенения на маске EUV. Когда размер элемента на маске сравним с толщиной, эффект затенения более значим для сформированного изображения, поскольку расстояние зазора тени не является незначительным по сравнению с размером элемента.

Наклонное падение в отражающей оптической системе приводит к эффектам затенения в присутствии поглотителя маски. Например, одна сторона (за тенью) будет казаться ярче, чем другая (в тени).^[88]

Асимметрия H-V

EUV H-V разница в фокусе. Горизонтальные и вертикальные элементы по-разному сфокусированы в оптических системах EUV. Числовая апертура (NA) также имеет значение.

Нетелецентричность EUV. Оставили: Из-за большой разницы углов отражения между слоями одна сторона светового зрачка дает больше отраженного света. Правильно: Следовательно, освещение с одной стороны будет доминирующим. Это приводит к разнице в оптическом пути между порядками дифракции по отношению к расфокусировке, что приводит к тенденции к смещению рисунка.

По сути, поведение световых лучей в плоскости отражения (влияющих на горизонтальные линии) отличается от поведения световых лучей вне плоскости отражения (влияющих на вертикальные линии).^[89] Наиболее заметно, что горизонтальные и вертикальные линии одинакового размера на маске EUV напечатаны на пластине разного размера.

Разница компакт-диска в 2 бара в зависимости от фокусировки Разница между шириной двух соседних горизонтальных линий зависит от фокуса.

Асимметрии в наборах параллельных линий

Сочетание внеосевой асимметрии и эффекта затенения маски приводит к принципиальной неспособности двух идентичных элементов даже в непосредственной близости одновременно находиться в фокусе.^[90] Одной из ключевых проблем EUVL является асимметрия между верхней и нижней линиями пары горизонтальных линий (так называемая «две полосы»). Некоторые способы частичной компенсации - использование вспомогательных функций, а также асимметричное освещение.^[91]

Расширение корпуса с двумя стержнями до решетки, состоящей из множества горизонтальных линий, показывает аналогичную чувствительность к расфокусировке.^[92] Это проявляется в разнице CD между линиями верхнего и нижнего края набора из 11 горизонтальных линий. В таблице ниже приведена разница CD в диапазоне фокусировки 100 нм при освещении квазаров (освещение квазаров будет описано в разделе, посвященном оптимальному освещению в зависимости от шага).

Для шагов 40 нм или ниже ширина линий составляет 20 нм или меньше, тогда как разница CD составляет не менее 2,5 нм, что дает разницу не менее 12,5%.

Двухстержневое появление неправильной планировки. Неправильный макет может включать в себя места с двумя полосами, которые подвержены асимметричному отображению.

Сдвиг паттерна от расфокусировки (нетелецентричность)

Вертикальное размещение объекта маски

Использование отражения приводит к тому, что положение экспонирования пластины становится чрезвычайно чувствительным к плоскости сетки нитей и зажиму сетки. Поэтому необходимо поддерживать чистоту зажима сетки. Небольшие (в мрад) отклонения плоскостности маски на локальном склоне в сочетании с дефокусировкой пластины.^[93] Что еще более важно, расфокусировка маски приводит к большим ошибкам наложения.^[94][95] В частности, для слоя металлического 1 узла 10 нм (включая шаги 48 нм, 64 нм, 70 нм, изолированные и силовые линии) неисправимая ошибка размещения шаблона составила 1 нм для сдвига z-положения маски 40 нм.^[96] Это глобальный сдвиг шаблона слоя по отношению к ранее определенным слоям. Однако элементы в разных местах также будут по-разному смещаться из-за различных локальных отклонений от плоскостности маски, например, из-за дефектов, скрытых под многослойным слоем. Можно оценить, что вклад неоднородности маски в ошибку наложения примерно в 1/40 раз превышает изменение толщины от пика к впадине.^[97] При спецификации холостого изображения от пика до впадины 50 нм возможна ошибка размещения изображения ~ 1,25 нм. Также вносят свой вклад изменения толщины заготовки до 80 нм, что приводит к сдвигу изображения до 2 нм.^[97]

Расфокусировка пластины

Сдвиг рисунка металлического слоя 10-нм узла в зависимости от расфокусировки. Различные узоры в металлическом слое 10-нм узлов (24 нм л.с.) по-разному смещаются через фокус, в зависимости от ориентации и положения щели, а также расположения.

Внеосевое освещение сетки нитей также является причиной нетелецентричности в дефокусировке пластины, которая потребляет большую часть накладываемого бюджета 1,4 нм сканера NXE: 3400 EUV.^[98] даже для правил проектирования с шагом 100 нм.^[99] Наихудшая неисправимая ошибка размещения шаблона для линии 24 нм составляла около 1,1 нм относительно соседней линии электропередачи 72 нм на сдвиг положения фокуса пластины на 80 нм в одном положении щели; когда включены характеристики поперек щели, наихудшая ошибка составляет более 1,5 нм в окне дефокусировки пластины^[96] В 2017 году актинический микроскоп, имитирующий систему литографии 0,33 NA EUV с освещением 0,2 / 0,9 quasar 45, показал, что матрица контактов с шагом 80 нм сместилась от -0,6 до 1,0 нм, а матрица контактов с шагом 56 нм сместилась от -1,7 до 1,0 нм относительно горизонтальная опорная линия в пределах окна дефокусировки +/- 50 нм.^[100]

Расфокусировка пластины также приводит к ошибкам размещения изображения из-за отклонений от локальной плоскостности маски. Если локальный наклон обозначен углом α, изображение проецируется для смещения в инструменте 4-кратного проецирования на 8 α x (DOF / 2) = 4 α DOF, где DOF - глубина резкости.^[101] Для глубины резкости 100 нм небольшое локальное отклонение от плоскостности 2,5 мрад (0,14 °) может привести к смещению диаграммы направленности на 1 нм.

Зависимость положения щели

Кольцо-поле для равномерного освещения. Кольцевое поле относится к дугообразному полю, используемому для достижения равномерного освещения из точки, которая находится вне оси, как в отражающих оптических системах.

Вращение подсветки через щель кольцевого поля. Свет, отраженный от изогнутых оптических поверхностей, будет генерировать дуговые сегменты.^[102] Углы освещения поворачиваются в азимутальном направлении через дугообразную щель (справа) из-за отражения дугообразного изображения от каждого положения зрачка в качестве точечного источника (слева).^[103][104] График распределения многослойной отражательной способности в зависимости от угла и длины волны соответственно поворачивается.

Направление освещения также сильно зависит от положения щели, по существу, азимутально повернутой.^{[105][106][36][107][108][109]} Nanya Technology и Synopsys обнаружили, что горизонтальное и вертикальное смещение изменяется поперек щели при дипольном освещении.^[110] Вращающаяся плоскость падения (азимутальный диапазон от -25 ° до 25 °) подтверждается актиничным обзорным микроскопом SHARP на CXRO, который имитирует оптику для систем проекционной литографии EUV.^[111] Причина этого в том, что зеркало используется для преобразования прямых прямоугольных полей в поля в форме дуги.^[112][113] Чтобы сохранить фиксированную плоскость падения, отражение от предыдущего зеркала должно происходить под другим углом к ​​поверхности для другого положения щели; это вызывает неравномерность отражательной способности.^[7] Для сохранения однородности используется вращательная симметрия с вращающейся плоскостью падения.^[7][114] В более общем плане, так называемые системы «кольцевого поля» уменьшают аберрации, полагаясь на симметрию вращения дугообразного поля, полученного из внеосевого кольцевого пространства.^[115] Это предпочтительно, поскольку в отражающих системах должны использоваться внеосевые пути, которые усугубляют аберрации. Следовательно, для одинаковых шаблонов штампов в разных половинах дугообразной щели потребуются разные ОРС.Это делает их не поддающимися проверке при сравнении «умирает до смерти», поскольку они больше не являются полностью идентичными штампами. Для шагов, требующих дипольного, квадрупольного или гексапольного освещения, вращение также вызывает несоответствие с тем же расположением рисунка в другом положении щели, то есть между краем и центром. Даже при кольцевом или круговом освещении вращательная симметрия нарушается зависимым от угла многослойным отражением, описанным выше. Хотя диапазон азимутального угла составляет +/- ~ 20 °^[116] (NXE3400^[117] полевые данные показывают 18,2 °^[118]) на сканерах с числовой апертурой 0.33, при правилах проектирования 7 нм (шаг 36-40 нм) допуск на освещенность может составлять +/- 15 °,^[119][120] или даже меньше.^{[121][122][117]} Неоднородность и асимметрия кольцевого освещения также существенно влияют на изображение.^[123]

Зависимость положения щели особенно трудна для наклонных шаблонов, встречающихся в DRAM.^[108] Помимо более сложных эффектов, связанных с затенением и вращением зрачка, наклонные края преобразуются в форму лестницы, которая может быть искажена OPC. Фактически, DRAM с шагом 32 нм от EUV удлиняется как минимум до 9F.² площадь ячейки, где F = полутона активной области (традиционно было 6F²).^[124] При двумерном самовыравнивающемся разрезе активной области с двойным рисунком площадь ячеек все еще ниже - 8,9F.².^[125]

Освещение вращающимся диполем. Повернутое дипольное освещение (сплошные точки) вызывает деградацию рисунка, поскольку только свет от перекрытия между исходным (полые точки) и повернутыми точками может способствовать формированию изображения. Оставшийся свет снижает контрастность краев, действуя как фоновый свет без рисунка.

Аберрации, возникающие из-за отклонений оптических поверхностей от субатомных (<0,1 нм) характеристик^[126] а также тепловые деформации^[127][128] и, возможно, включая эффекты поляризованного отражения,^[129] также зависят от положения щели,^[130][128] как будет дополнительно описано ниже в отношении оптимизации маски источника (SMO). Ожидается, что термически индуцированные аберрации будут иметь различия между различными положениями через щель, соответствующими разным положениям поля, поскольку каждое положение сталкивается с разными частями деформированных зеркал.^[131] Как ни странно, использование материалов подложек с высокой термической и механической стабильностью затрудняет компенсацию ошибок волнового фронта.^[132]

Вспышка

Блики - это наличие фонового света, возникающего из-за рассеяния поверхностных элементов, которые не разрешаются светом. В системах EUV этот свет может быть EUV или внеполосным (OoB) светом, который также генерируется источником EUV. OoB-свет добавляет сложности, поскольку влияет на экспозицию резиста способами, отличными от тех, которые учитываются воздействием EUV. Воздействие внеполосного света может быть уменьшено за счет слоя, нанесенного поверх резиста, а также за счет «черной границы» на маске EUV.^[133] Однако слой покрытия неизбежно поглощает EUV-свет, а черная рамка увеличивает стоимость обработки EUV-маски.

Эффекты кончика линии

Сложность перехода от кончика к кончику для плотных линий. Промежуток между концами линий сложно оптимизировать одновременно с плотными линиями.

Сложность печати с зазором из стороны в сторону. Зазор между кончиками бумаги - одна из самых сложных функций для двунаправленной печати. Дипольное освещение поддерживает минимальную высоту звука, но не другую.

Ключевой проблемой для EUV является противодействие масштабированию расстояния от наконечника до наконечника (T2T) при уменьшении полутона (hp).^[121] Частично это связано с более низким контрастом изображения для бинарных масок, используемых в литографии EUV, что не встречается при использовании масок с фазовым сдвигом в иммерсионной литографии.^[134][135] Закругление углов конца лески приводит к укорачиванию конца лески,^[136] и это хуже для двоичных масок.^[137] Использование масок фазового сдвига в литографии EUV было изучено, но сталкивается с трудностями из-за фазового контроля в тонких слоях.^[138] а также пропускная способность самого света EUV.^[139] Более условно, коррекция оптической близости (OPC) используется для решения проблемы скругления углов и укорачивания концов строки. Несмотря на это, было показано, что разрешение от кончика к кончику и возможность печати на кончике линии идут вразрез друг с другом, фактически являясь компакт-дисками противоположной полярности.^[140] Кроме того, эффективность оптических коррекций зависит от других неоптических причин, таких как сопротивление размытию и эффекты диффузии, которые также могут включать размытие вторичных электронов (обсуждается в разделе, посвященном экспонированию фоторезиста).^[141] Кроме того, более высокие молекулярные массы и размеры, по-видимому, уменьшают закругление углов.^[142]

В однонаправленных металлических слоях расстояние от наконечника до наконечника является одной из наиболее серьезных проблем при формировании рисунка за один проход. Для вертикальных линий с шагом 40 нм номинальный протянутый зазор между наконечником и наконечником 18 нм привел к фактическому расстоянию от наконечника до наконечника 29 нм с OPC (коррекция оптического приближения),^[121] в то время как для горизонтальных линий с шагом 32 нм расстояние от наконечника до наконечника при номинальном зазоре 14 нм увеличилось до 31 нм с OPC.^[143] Эти фактические расстояния от наконечника до наконечника определяют нижний предел полутона металла, движущегося в направлении, перпендикулярном наконечнику. В этом случае нижний предел составляет около 30 нм. При дальнейшей оптимизации освещения (обсуждаемой в разделе об оптимизации маски источника) нижний предел может быть дополнительно снижен до примерно 25 нм.^[144]

Для больших шагов, где можно использовать обычное освещение, расстояние от кончика до кончика лески обычно больше. Для линий с половинным шагом 24 нм с номинальным зазором 20 нм расстояние фактически составляло 45 нм, в то время как для линий с половинным шагом 32 нм тот же номинальный зазор давал расстояние от наконечника до наконечника в 34 нм.^[143] С OPC они становятся 39 нм и 28 нм для полушага 24 нм и полушага 32 нм соответственно.^[145]

Печатное пространство между кончиком линии и перпендикулярной линией, к которой он обращен, составляет 25-35 нм для линий с половинным шагом 22 нм (с номинальным зазором 20 нм).^[145] Для диаграммы направленности 22 нм с номинальным зазором 22 нм обычное освещение дает расстояние от вершины до линии 38 нм, в то время как освещение квазаров дает расстояние 28 нм.^[146] Зазор между кончиками бумаги - одна из самых сложных функций для двунаправленной печати.^[145]

Сводка эффектов кончика и углов линии EUV:^[147]

Источник: Semicon West 2017, IBM.

Расстояние до конца линии, равное 28 нм, по существу вынуждает сделать шаг не менее 56 нм для создания двунаправленного рисунка EUV при однократном экспонировании. Минимальный шаг металла узла 7 нм уже составляет 40 нм или ниже, а шаг затвора также может быть ниже 56 нм,^[148][149] так что это показатель того, что потребуется множественное формирование паттерна даже для EUV при 7 нм.^[150]

Возможности расширения EUV-паттерна

Вспомогательные функции

Вспомогательная функция OPC. Вспомогательные функции помогают улучшить изображение изолированных объектов (синий), чтобы оно больше походило на плотные объекты (серый). Однако чем они эффективнее, тем выше риск того, что вспомогательная функция будет распечатана (оранжевый).

Эффект узора на SMO. Простое расширение шины питания (вверху и внизу образца образца) приводит к значительным изменениям в оптимизированном зрачке, а также к уменьшению окна фокусировки, даже при использовании вспомогательных функций.

Вспомогательные функции часто используются, чтобы помочь сбалансировать асимметрию от нетелецентричности в разных положениях щели из-за разных углов освещения, начиная с узла 7 нм,^[151][152] где шаг составляет ~ 41 нм для длины волны ~ 13,5 нм и NA = 0,33, что соответствует k1 ~ 0,5.^[153] Однако асимметрия уменьшается, но не устраняется полностью, поскольку вспомогательные функции в основном усиливают самые высокие пространственные частоты, тогда как промежуточные пространственные частоты, которые также влияют на фокус и положение объекта, не сильно влияют. Связь между основным изображением и собственными изображениями слишком сильна, чтобы асимметрия могла быть полностью устранена вспомогательными функциями; Только асимметричное освещение может добиться этого.^[91] Вспомогательные функции также могут мешать доступу к шинам питания / заземления. Ожидается, что направляющие будут шире, что также ограничивает эффективность использования вспомогательных функций из-за ограничения местного шага. Локальные высоты звука между 1x и 2x минимальным шагом запрещают размещение вспомогательных функций, поскольку просто нет места для сохранения локальной симметрии высоты звука. Фактически, для случая асимметрии с двумя стержнями оптимальное размещение вспомогательных функций может быть меньше или превышать шаг с двумя стержнями.^[152] В зависимости от оптимизируемого параметра (площадь технологического окна, глубина резкости, широта экспозиции) оптимальная конфигурация вспомогательных функций может сильно отличаться, например, шаг между вспомогательной функцией и полосой отличается от шага с двумя полосами, симметричным или асимметричным, так далее..

При шаге менее 58 нм существует компромисс между увеличением глубины резкости и потерей контраста за счет размещения вспомогательных функций.^[152] Как правило, все еще существует компромисс между фокусом и экспозицией, поскольку окно дозы ограничено необходимостью того, чтобы вспомогательные функции не печатались случайно.

Дополнительное беспокойство вызывает дробовой шум;^[154] Вспомогательные функции с пониженным разрешением (SRAF) снижают требуемую дозу, чтобы случайно не распечатать вспомогательные функции.^[155] Это приводит к меньшему количеству фотонов, определяющих более мелкие детали (см. Обсуждение в разделе о дробовом шуме).

Теперь известно, что основным механизмом асимметрии является различное затенение под разными углами падения. Следовательно, уменьшение толщины поглотителя было бы самым прямым способом решения проблемы.^[156]

Стохастическая печать SRAF

Стохастическая печать вспомогательных функций с низким разрешением. SRAF получают достаточно низкие дозы, которые достаточно близки к печати, чтобы иметь более значительное стохастическое влияние на печать. Здесь ошибка печати SRAF возникает справа.

Поскольку SRAF имеют меньшие размеры, чем основные, и не должны принимать дозы, достаточно высокие для печати, они более восприимчивы к стохастическим изменениям дозы, вызывающим ошибки печати.^[157] Это особенно недопустимо для EUV, где даже при печати основного элемента со скоростью 80 мДж / см², SRAF страдает от стохастической печати.

Оптимизация маски источника

Оптимизация маски источника (SMO) используется для уменьшения смещения рисунка для различных элементов в металлическом слое (предназначено для 16 нм CD с шагом привязки 32 нм) за одну экспозицию, но не может удовлетворить все возможные случаи.

Эффект высоты тона на SMO. SMO, выполненное нацелено на один шаг (32 нм в данном случае), может иметь различные характеристики для других шагов. Здесь 36 нм имеет лучшую производительность, но едва превышает нижний предел NILS 2,0.

Из-за эффектов нетелецентричности стандартные формы светового зрачка, такие как дисковый или кольцевой, недостаточны для использования для элементов размером ~ 20 нм или ниже (узел 10 нм и более).^[99] Вместо этого необходимо асимметрично исключить определенные части зрачка (часто более 50%). Части, которые следует исключить, зависят от рисунка. В частности, самые плотные разрешенные линии должны быть выровнены вдоль одного направления и предпочитать форму диполя. В этой ситуации литография с двойной экспозицией потребуется для двумерных изображений из-за наличия как X-, так и Y-ориентированных шаблонов, для каждого из которых требуется собственная маска одномерного шаблона и ориентация диполя.^[158][159] Может быть 200–400 освещающих точек, каждая из которых вносит свой вклад в дозу, чтобы сбалансировать общее изображение через фокусировку. Таким образом, эффект дробового шума (который будет обсуждаться позже) критически влияет на положение изображения через фокусировку в большом количестве объектов.

Двойное или множественное формирование рисунка также может потребоваться, если рисунок состоит из суб-рисунков, для которых требуется значительно различающееся оптимизированное освещение из-за разных шагов, ориентации, форм и размеров.

Влияние положения щели и аберрации

Воздействие разных длин волн. У разных длин волн фактически разные зрачки, что приводит к разным результатам оптимизации маски источника.

Во многом из-за формы щели,^[116] и наличие остаточных аберраций,^[160] эффективность SMO варьируется в зависимости от положения щели.^[161] В каждом положении щели есть разные аберрации^[130] и разные азимутальные углы падения, приводящие к разному затемнению.^[36] Следовательно, могут быть нескорректированные вариации по щели для чувствительных к аберрации элементов, которые не могут быть явно видны с регулярными структурами между строками.^[152] В каждой позиции прорези, хотя коррекция оптического приближения (OPC), включая упомянутые выше вспомогательные функции, также могут применяться для устранения аберраций,^[162][163] они также вносят свой вклад в спецификацию освещения,^{[164][161][165][166]} поскольку преимущества различаются для разных условий освещения.^[162] Это потребовало бы использования различных комбинаций маски источника в каждой позиции щели, то есть множественных экспозиций маски на слой.^[130]

Вышеупомянутые хроматические аберрации из-за аподизации, вызванной маской,^[75] также приводят к несовместимой оптимизации маски источника для разных длин волн.

Оптимальное освещение в зависимости от высоты звука

Ухудшение качества изображения с уменьшением шага при обычном EUV освещении. Это побудило уделять больше внимания другим режимам освещения, таким как QUASAR.

Оптимальное освещение, принимая во внимание как дозу облучения, так и окна фокусировки, сильно зависит от шага в диапазоне от 32 нм до 48 нм (относится к литейным узлам 7 нм и 10 нм), где большая часть работы проводится в EUV-диапазоне. приложение было сфокусировано. Для шагов, превышающих 44 нм, форма светового зрачка предпочтительно является стандартной, то есть круглым диском, возможно, включающим центральное затемнение для придания кольцеобразного вида.^[143] Для шагов в диапазоне от 44 нм до 34 нм оптимальная форма больше не является традиционной или кольцевой, а больше похожа на «квазар» (Quaдрупольsслучилось аннулар)^[167] источник, то есть дуга в каждом квадранте зрачка.^[143] Для шагов от 32 нм и ниже оптимальное освещение становится более дипольным, то есть сосредоточенным к верхнему и нижнему или левому и правому концам зрачка.^[121] Когда выполняется оптимизация маски источника, результирующая форма будет напоминать наиболее близкую из стандартного набора (обычный, кольцевой, квазар, диполь). Для шагов менее 41 нм центральная часть зрачка должна быть исключена для инструмента с NA = 0,33, так как EUV-свет 13,5 нм, проходящий через эту часть, будет вносить только вклад в нулевой порядок дифракции (нерассеянный свет), эффективно добавляя блики.^[168]

Окна фокусировки в зависимости от высоты тона

Наилучший фокус для данного размера элемента зависит от высоты тона, полярности и ориентации при заданном освещении.^[169] При шаге 36 нм горизонтальные и вертикальные элементы темного поля имеют разницу в фокусе более 30 нм. Элементы с шагом 34 нм и 48 нм имеют наибольшую разницу в наилучшей фокусировке независимо от типа элемента. В диапазоне шага 48-64 нм наилучшее положение фокуса смещается примерно линейно в зависимости от шага на целых 10-20 нм.^[170] Для диапазона шага 34-48 нм наилучшее положение фокуса смещается примерно линейно в противоположном направлении в зависимости от шага. Это можно коррелировать с разностью фаз между нулевым и первым порядками дифракции.^[171] Было обнаружено, что вспомогательные функции, если они могут поместиться в пределах поля, не сильно уменьшают эту тенденцию для ряда промежуточных звуков.^[172] или даже ухудшить его для случая 18-27 нм и освещения квазаров.^[173] Контактные отверстия 50 нм на шагах 100 и 150 имели наилучшие положения фокусировки, разделенные примерно 25 нм; ожидается, что меньшие функции будут хуже.^[174] Контактные отверстия в диапазоне шагов 48-100 нм показали лучший диапазон фокусировки 37 нм.^[175] Лучшее положение фокуса по сравнению с шагом также зависит от сопротивления.^[176] Критические слои часто содержат линии с одним минимальным шагом одной полярности, например, траншеи темного поля, в одной ориентации, например, вертикальные, смешанные с промежутками другой полярности другой ориентации. Это часто увеличивает лучшую разницу фокусов и затрудняет визуализацию от кончика до кончика и от кончика до кончика.^[177]

Подсветка продвинутых узлов

Для литейного узла «5 нм» минимальный шаг металла для горизонтальных линий принят равным примерно 32 нм,^[178] для которых предпочтительнее дипольное освещение, но минимальный шаг металла для вертикальных линий (параллельных воротам) принимается равным примерно 40 нм,^[178] для которых предпочтительнее квазароподобное освещение. Причем для литейного узла «7 нм» минимальный шаг металла для горизонтальных линий принят около 40 нм,^[178] для которого ожидается квазароподобное освещение, а минимальный металлический шаг для вертикальных линий можно принять равным около 50 нм,^[178] для которых предпочтительнее обычное или кольцевое освещение. Для освещения квазаров наилучшее положение фокуса сильно меняется в зависимости от шага, особенно 36-40 нм против 48-60 нм, а также в диапазоне 48-72 нм.^[179] Для этих узлов невозможно иметь одну настройку экспонирования EUV, которая соответствовала бы обоим направлениям металлических линий с разными соответствующими шагами. В любом случае для этих узлов ожидаются однонаправленные металлические слои.^[178] В этом случае предполагается, что зазор между кончиком лески будет достаточно небольшим за счет использования разрезов в множественный паттерн сценарий.^[121]

Маски фазового сдвига

Фазовый профиль маски с ослабленным фазовым сдвигом для EUV. Фазовый профиль (красный) для маски с ослабленным фазовым сдвигом, используемой с частично пропускающим EUV-поглотителем, не соответствует идеальному дизайну профиля (пунктирный) из-за наклонного падающего освещения и краевого рассеяния поглотителя.

Обычно рекламируемым преимуществом EUV является относительная простота литографии, о чем свидетельствует отношение размера элемента к длине волны, умноженное на числовую апертуру, также известное как коэффициент k1. Ширина линии металла 18 нм имеет k1 0,44 для длины волны 13,5 нм, например, 0,33 NA. Для k1, приближающегося к 0,5, небольшое улучшение разрешения, включая маски с ослабленным фазовым сдвигом использовался как необходимый для производства с длиной волны лазера ArF (193 нм),^{[180][181][182][183][184][185]} тогда как это улучшение разрешения недоступно для EUV.^[186][187] В частности, эффекты трехмерной маски, включая рассеяние на краях поглотителя, искажают желаемый фазовый профиль.^[187] Кроме того, фазовый профиль эффективно выводится из спектра плоской волны, отраженной от мультислоя через поглотитель, а не падающей плоской волны.^[188] Без поглотителей искажения ближнего поля также возникают на протравленной многослойной боковой стенке из-за наклонного падающего освещения;^[189] некоторый свет проходит только через ограниченное количество бислоев у боковой стенки.^[88] Кроме того, разные поляризации (TE и TM) имеют разные фазовые сдвиги.^[88]

Вторичные электроны

EUV-свет генерирует фотоэлектроны при поглощении веществом. Эти фотоэлектроны, в свою очередь, генерируют вторичные электроны, которые замедляются, прежде чем вступить в химические реакции.^[190] Известно, что при достаточных дозах 40 эВ электроны проникают через резист толщиной 180 нм, что приводит к проявлению.^[191] При дозе 160 мкКл / см², что соответствует 15 мДж / см² Доза EUV, предполагающая один электрон / фотон, 30 эВ электронов удалили 7 нм резиста ПММА после стандартной проявки.^[192] Для более высокой дозы 30 эВ 380 мкКл / см², что эквивалентно 36 мДж / см² при одном электроне / фотоне удаляется 10,4 нм резиста ПММА.^[193] Они указывают расстояния, на которые электроны могут пройти в сопротивлении, независимо от направления.^[194]

При последнем измерении значительного влияния вторичных электронов на разрешение было обнаружено, что фотоэлектроны с энергией 93 эВ (из золотого подслоя) имели длину затухания 1 / e 28 нм в резисте.^[195] Ослабление числа электронов измерялось по доле электронов, захваченных электрическим током от резиста. Это указывает на то, что 37% выпущенных электронов все еще мигрируют за пределы 28 нм от точки высвобождения экспонирования.

Более подробная информация о вторичных электронах при экспонировании фоторезиста EUV представлена ​​ниже.

Фоторезист экспозиция

Когда фотон EUV поглощается, фотоэлектроны и вторичные электроны генерируются ионизация, очень похоже на то, что происходит, когда Рентгеновские лучи или электронные лучи поглощаются веществом.^[196] 10 мДж / см² Доза фотонов EUV приводит к генерации 109 мкКл / см² доза фотоэлектронов. Резист с более высокой степенью поглощения удаляет больше света в верхней части резиста, оставляя меньше света для нижней части резиста. Чем больше поглощение, тем больше разница между поглощенными дозами в верхней и нижней частях резиста.

Другими словами, чем меньше поглощает резист, тем более равномерно поглощение по вертикали. Обычно фоторезисты делают максимально прозрачными, чтобы добиться такой вертикальной однородности, что позволяет получить более прямые профили резиста. С другой стороны, для EUV это противоречит цели увеличения поглощения для большей чувствительности при текущих уровнях мощности EUV. Дробовой шум - еще одна проблема, которая будет объяснена ниже.

Влияние движения фотоэлектронов и вторичных электронов на разрешение

Электронное размытие с низкой энергией изменяет изображение, уменьшая локальный градиент дозы.

Миграция электронов с низкой энергией. Расстояние прохождения электронов с низкой энергией (r) может достигать, по крайней мере, нескольких нанометров, даже если расстояние между столкновениями (рассеянием) электронов составляет 1 нм.

Исследование Колледжа наноразмерных наук и инженерии (CNSE), представленное на семинаре EUVL в 2013 году, показало, что в качестве меры размытия фотоэлектронов и вторичных электронов EUV электроны с энергией 50–100 эВ легко проникают за пределы толщины резиста 15 нм (PMMA или коммерческий resist), что указывает на диапазон воздействия резиста более 30 нм с центром в точке поглощения EUV, для доз, превышающих 200–300 мкКл / см².^[197] Это можно сравнить с ухудшением контраста изображения, о котором сообщалось для шагов менее 40 нм позже в 2015 году.^[64]

Процесс проникновения электронов через резист является, по сути, случайным процессом; существует конечная вероятность того, что сопротивление облучению высвободившимися электронами может произойти довольно далеко от точки поглощения фотона.^[198][199] Увеличение дозы увеличивает количество далеко идущих электронов, что приводит к более длительной потере резиста. Ведущий резист с химическим усилением в ЭУФ-диапазоне, подвергающийся воздействию электронов 80 эВ в дозе до 80 мкС / см.² показал потерю толщины резиста до 7,5 нм.^[200] Для резиста с открытым исходным кодом, экспонированного около 200 мкКл / см² На электронах 80 эВ потеря толщины резиста после отжига и проявки после экспонирования составила около 13 нм, в то время как удвоение дозы привело к увеличению потерь до 15 нм.^[61] С другой стороны, для доз> 500 мкКл / см²резист начинает утолщаться из-за сшивки.^[200]

Было показано, что степень фотоэлектронной эмиссии из слоя, лежащего под фоторезистом EUV, влияет на глубину фокуса.^[201] К сожалению, слои жесткой маски имеют тенденцию увеличивать излучение фотоэлектронов, ухудшая глубину резкости.

Вторичное электронное размытие в зависимости от дозы

Вторичное электронное размытие в зависимости от дозы. Вторичное электронное размытие может значительно увеличиваться с увеличением дозы.

Распространение вторичных электронов в зависимости от дозы. Радиальный разброс вторичных электронов от точечного источника увеличивается в зависимости от дозы.

Прямые измерения фототока использовались для определения выхода вторичных электронов в ответ на EUV-излучение. Моделирование, примерно откалиброванное для этого выхода, показывает, что размытие вторичных электронов увеличивается с дозой.^[202] Это связано с уменьшением количества участков улавливания по мере увеличения дозы и протекания реакций, истощающих сайты улавливания.

Количество событий, вызванных низкоэнергетическими электронами, также увеличивается на определенном расстоянии от места поглощения фотонов по мере увеличения дозы. Это было подтверждено измерениями потери толщины резиста в зависимости от дозы электронов низкой энергии.^[203] Дозозависимое распространение вторичных электронов было известно и раньше из электронно-лучевой литографии.^[204]

Увеличенное размытие вторичных электронов при увеличении дозы затрудняет контроль стохастических дефектов.^[205]

Зарядка и захват электронов

Из-за образования вторичных электронов различной энергии заряд резиста может локально колебаться.^[206] Экспозиция EUV с меньшим размытием приводит к более выраженным различиям заряда на краю элемента,^[207] что может привести к большим электрическим полям.^[208] Было обнаружено, что такие большие электрические поля приводят к пробою диэлектрика.^[206] Захват вторичных электронов приводит к уменьшению вторичных электронов, вылетающих из пленки;^[206] однако сами места захвата могут быть истощены, что приводит к эффективному расширению размытия вторичных электронов для больших доз.^[202] По прогнозам, захват электронов является частью поляронного поведения,^[209][210] который ограничивает конечное энерговыделение электрона точками захвата. Размер полярона может быть довольно большим в резистах, например 46 нм в ПММА.^[210]

Чувствительность DUV

EUV-резисты также подвергаются воздействию длин волн, превышающих EUV, в частности, длин волн VUV и DUV в диапазоне 150–250 нм.^[211]

Сопротивляйтесь выделению газов

Контаминация дегазации в сравнении с дозой EUV: Увеличение дозы до размера (E_размер) уменьшение дробового шума и шероховатости происходит за счет повышенного загрязнения в результате выделения газа. Толщина загрязнения указана относительно эталонного резиста.

Из-за высокой эффективности поглощения EUV фоторезистами нагрев и дегазация становятся первоочередными задачами. Органические фоторезисты выделяют углеводороды^[212] в то время как фоторезистент оксида металла выделяет воду и кислород^[213] и металл (в среде водорода); последнее нечисто.^[45] Известно, что углеродное загрязнение влияет на многослойную отражательную способность.^[214] в то время как кислород особенно вреден для покрывающих слоев рутения на многослойной оптике EUV.^[215]

Эффекты загрязнения

Одна хорошо известная проблема - это отложение на резисте загрязнений из окружающей среды или выделившихся углеводородов, которое возникает в результате реакций EUV или электронов.^[216]

Побочные эффекты водорода для удаления загрязнений: повторное осаждение олова, образование пузырей, сопротивление эрозии

Атомный водород в инструментальных камерах используется для очистки банка и углерод которые откладываются на оптических поверхностях EUV.^[217] Реакция с банка в источнике света или резисте, или на оптической поверхности с образованием летучих SnH4 протекает через реакцию:

Sn (т) + 4H (г) → SnH4 (грамм).[217]

SnH₄ может достигать покрытий других оптических поверхностей EUV, где он переотлагает Sn посредством реакции:

SnH4 → Sn (т) + 2H2 (грамм).[217]

Повторное осаждение также может происходить в результате других промежуточных реакций.^[218]

Переотложенный Sn^[44][45] могут быть впоследствии удалены путем воздействия атомарного водорода. Однако в целом эффективность очистки олова составляет менее 0,01% из-за повторного осаждения и десорбции водорода, что приводит к образованию молекул водорода за счет атомарного водорода.^[217]

Удаление углерода происходит путем образования метана при более низких температурах или образования ацетилена при более высоких температурах:^[217]

H (реклама) + C → CH (реклама)Образование метана:CH (реклама) + H (реклама) → CH2 (реклама) CH2 (реклама) + H (реклама) => CH3 (реклама) CH3 (реклама) + H (реклама) => CH4 (грамм)Образование ацетилена:CH (реклама) + CH (реклама) → C2ЧАС2 (грамм)

Атомарный водород производится с помощью EUV-света, непосредственно фотоионизирующего H₂:

hν + H2 → H+ + H + e−[219]

Электроны, генерируемые в указанной выше реакции, также могут диссоциировать H₂ с образованием атомарного водорода:

е− + H2 → H+ + H + 2e−[219]

Дефекты образования пузырей, вызванные водородом. Атомарный водород (красные точки), используемый для очистки поверхностей, может проникать под поверхность. В мультислоях Mo / Si H₂ (парные красные точки) образуются и захватываются, что приводит к образованию пузырей (белой области).

Водород также реагирует с металлосодержащими соединениями, восстанавливая их до металла,^[220] и диффундирует через кремний^[221] и молибден^[222] в многослойном, что в конечном итоге вызывает образование пузырей.^[223][224] Покрывающие слои, которые смягчают повреждения, связанные с водородом, часто снижают отражательную способность до значительно ниже 70%.^[223] Известно, что закрывающие слои проницаемы для окружающих газов, включая кислород.^[225] и водород,^{[226][227][228][229]} а также подвержены образованию пузырей, вызванных водородом.^[230] Водород также может реагировать с защитным слоем, что приводит к его удалению.^[231]Водород также вступает в реакцию с резистами для травления.^[232][233] или разложить^[234] их. Помимо фоторезиста, водородная плазма также может травить кремний, хотя и очень медленно.^[235]

Мембрана

Чтобы помочь смягчить вышеуказанные эффекты, последний инструмент EUV, представленный в 2017 году, NXE: 3400B, оснащен мембраной, которая отделяет пластину от проекционной оптики инструмента, защищая последнюю от выделения газа из резиста на пластине.^[47] Мембрана содержит слои, которые поглощают DUV- и ИК-излучение и пропускают 85-90% падающего EUV-излучения. Конечно, существует накопленное загрязнение от выделения газа из пластины, а также частицы в целом (хотя последние не в фокусе, они все же могут препятствовать свету).

Маскировать дефекты

Возможность печати дефекта маски EUV. Дефекты с высотой в атомном масштабе могут влиять на размеры, напечатанные с помощью EUV, даже если они скрыты многими слоями. Источник: Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и Intel.

Возможность печати дефекта EUV по сравнению с шагом. Печатная способность (здесь 10% CD) дефекта заданной высоты и ширины зависит от шага. Обратите внимание, что здесь даже шероховатость поверхности многослойного материала может иметь заметное влияние.

Уменьшение дефектов на масках с крайним ультрафиолетом (EUV) в настоящее время является одной из наиболее важных проблем, которые необходимо решить при коммерциализации EUV-литографии.^[236] Дефекты можно скрыть под многослойным штабелем или внутри него.^[237] или быть на вершине многослойной стопки. На мишенях для распыления, используемых для многослойного осаждения, образуются сетки или выступы, которые могут выпадать в виде частиц во время многослойного осаждения.^[238] Фактически, дефекты атомного масштаба высотой (0,3–0,5 нм) с размером 100 нм FWHM все еще можно печатать, демонстрируя 10% -ное воздействие компакт-диска.^[239] IBM и Toppan сообщили на Photomask Japan 2015, что более мелкие дефекты, например, размером 50 нм, могут иметь 10% -ное воздействие CD даже при высоте 0,6 нм, но остаются необнаруживаемыми.^[240]

Кроме того, край фазового дефекта еще больше уменьшит отражательная способность более чем на 10%, если его отклонение от плоскостности превышает 3 градуса, из-за отклонения от заданного угла падения в 84 градуса по отношению к поверхности. Даже если высота дефекта мала, кромка все равно деформирует вышележащий многослойный слой, создавая расширенную область, где многослойный слой имеет наклон. Чем резче деформация, чем уже протяженность края дефекта, тем больше потеря отражательной способности.

Ремонт дефектов маски EUV также более сложен из-за упомянутого выше изменения освещенности поперек щели. Из-за различной чувствительности затенения через щель высоту ремонтного напыления необходимо контролировать очень тщательно, так как она будет различной в разных положениях через осветительную щель EUV-маски.^[241]

Многослойное повреждение

Многократные EUV-импульсы с интенсивностью менее 10 мДж / см² может накапливать повреждение многослойного зеркального оптического элемента из Mo / Si, покрытого Ru.^[242] Угол падения составлял 16 ° или 0,28 рад, что находится в пределах диапазона углов для оптической системы с числовой апертурой 0,33.

Пелликулы

Производственные инструменты EUV нуждаются в пленке для защиты маски от загрязнения. В настоящее время еще нет гарантии, что пленка выдержит мощность 250 Вт, необходимую для крупносерийного производства; спецификация - 40 Вт.^[243]

Обычно ожидается, что микрочастицы будут защищать маску от частиц во время транспортировки, входа в камеру экспонирования или выхода из нее, а также во время самого воздействия. Без пленок сумматоры частиц снизили бы выход, что не было проблемой для традиционной оптической литографии с светом 193 нм и пленками. Однако для EUV возможность использования пленок серьезно затруднена из-за необходимой толщины экранирующих пленок для предотвращения чрезмерного поглощения EUV. Загрязнение частицами было бы недопустимо, если бы пленки не были стабильными при мощности выше 200 Вт, т.е. целевой мощности для производства.^[244]

Нагревание маски EUV пленка (температура пленки до 750 K при падающей мощности 80 Вт) вызывает серьезную озабоченность из-за возникающей деформации и уменьшения пропускания.^[245] ASML разработали пленку из поликремния толщиной 70 нм, которая обеспечивает пропускание в ЭУФ-диапазоне 82%; однако менее половины мембран выдержали ожидаемые уровни мощности EUV.^[246] Мембраны из пленок SiNx также вышли из строя при уровнях мощности источника EUV 82 Вт.^[247] Ожидается, что при целевом уровне 250 Вт температура пленки достигнет 686 градусов Цельсия,^[248] значительно выше точки плавления алюминия. Альтернативные материалы должны обеспечивать достаточную передачу, а также сохранять механическую и термическую стабильность. Однако графит, графен или другие углеродные наноматериалы (нанолисты, нанотрубки) повреждаются EUV из-за высвобождения электронов.^[249] а также слишком легко протравливается в плазме очистки водорода, которая, как ожидается, будет использоваться в сканерах EUV.^[250] Водородная плазма также может травить кремний.^[251][252] Покрытие помогает улучшить водородостойкость, но это снижает пропускание и / или излучательную способность, а также может повлиять на механическую стабильность (например, вздутие).^[253] Отсутствие подходящего материала пленки, усугубляемое использованием водородная плазма чистка в сканере EUV,^[254][255] представляет собой препятствие для массового производства.^[256]

Морщины на пленках могут вызвать неоднородность CD из-за неравномерного впитывания; это хуже при меньших морщинах и более когерентном освещении, то есть при заполнении нижнего зрачка.^[257]

ASML, единственный поставщик инструментов EUV, сообщил в июне 2019 года, что пленки требуются для критических слоев, все еще требуют улучшений.^[258]

В отсутствие пленок чистоту EUV-маски необходимо будет проверить до того, как будут экспонированы фактические пластины продукта, используя пластины, специально подготовленные для проверки дефектов.^[259] Эти пластины проверяются после печати на предмет повторяющихся дефектов, указывающих на грязную маску; если таковые обнаружены, маску необходимо очистить и обнажить еще один набор контрольных пластин, повторяя поток, пока маска не станет чистой. Любые поврежденные пластины продукта необходимо переработать.

Дефекты вздутия водородом

Как обсуждалось выше, что касается удаления загрязнений, водород, используемый в последних системах EUV, может проникать в слои маски EUV. После захвата образовывались дефекты выпуклости.^[230] По сути, это дефекты в виде пузырей, которые возникают после достаточного количества воздействий маски EUV в водородной среде.

Пределы масштабирования пропускной способности

Разрешение литографии EUV в будущем сталкивается с проблемами в поддержании пропускной способности, то есть того, сколько пластин обрабатывается инструментом EUV в день. Эти проблемы возникают из-за меньших полей, дополнительных зеркал и дробового шума. Чтобы поддерживать пропускную способность, мощность в промежуточном фокусе (IF) должна постоянно увеличиваться.

Уменьшенные поля

Уменьшение размера поля за счет увеличения. Увеличение уменьшения с 4X до 8X в одном измерении разделило бы исходное полное поле изображения на две части, чтобы сохранить ту же площадь кристалла (26 мм × 33 мм).

Полевая строчка. Объединение вместе полей экспонирования является проблемой, когда критические элементы пересекают границу поля (красная пунктирная линия).

Подготовка анаморфной линзы с числовой апертурой 0,5–0,6 ведется с 2016 года. Уменьшение будет 8X в одном измерении и 4X в другом, а угол отражения увеличится.^[260]

Более высокое уменьшение увеличит размер маски или уменьшит размер печатаемого поля. Уменьшение размера поля приведет к разделению полноразмерных шаблонов микросхем (обычно занимающих 26 мм × 33 мм) между двумя или более обычными 6-дюймовыми масками EUV. Большой (приближающийся или превышающий 500 мм²) чипы, обычно используемые для графических процессоров^[261] или серверы,^[262] должны быть сшиты вместе из двух или более подшаблонов из разных масок.^[263] Без сшивания полей размер штампа был бы ограничен. При сшивании полей элементы, которые пересекают границы поля, будут иметь ошибки выравнивания, а дополнительное время, необходимое для смены масок, снизит пропускную способность системы EUV.^[264]

Дробовой шум: предел статистического разрешения

Дробовой шум, вызывающий значительные вариации CD. Набор отверстий с шагом 64 нм демонстрирует значительное влияние дробового шума с дозой EUV чуть более 10 мДж / см.². Большая доза привела бы к тому же диапазону вариаций для большего размера выборки.

С естественным распределение Пуассона из-за случайного времени прибытия и поглощения фотонов,^[265][266] ожидаемое изменение естественной дозы (числа фотонов) составляет не менее нескольких процентов 3 сигма, что делает процесс облучения подверженным стохастическим изменениям. Изменение дозы приводит к изменению положения края элемента, фактически становясь компонентом размытия. В отличие от жесткого предела разрешения, налагаемого дифракцией, дробовой шум устанавливает более мягкий предел, при этом основным ориентиром является шероховатость линии (LWR) ITRS, равная 8% (3 с) от ширины линии.^[267] Увеличение дозы снизит дробовой шум,^[268] но это также требует большей мощности источника.

Область вспомогательных функций шириной 10 нм и длиной 10 нм при целевой дозе без печати 15 мДж / см²с 10% поглощением определяется чуть более 100 фотонов, что приводит к шуму 6s 59%, что соответствует диапазону стохастической дозы от 6 до 24 мДж / см², что может повлиять на возможность печати.

Исследование, проведенное Intel в 2017 году, показало, что для полуизолированных переходных отверстий (чей диск Эйри можно аппроксимировать гауссианом) чувствительность КД к дозе была особенно сильной,^[269] достаточно сильная, чтобы уменьшение дозы нелинейно могло привести к невозможности печати переходного отверстия.

Из-за сбоя печати из-за снижения дозы, вызванного шумом. Снижение дозы, вызванное дробовым шумом, в крайних случаях может привести к сбою печати (CD-> 0).

Минимальная доза для ограничения дробового шума для областей допуска отклонений процесса:

+ Область допуска отклонения процесса - это самая большая область, в которой допускается отклонение процесса.

Две проблемы дробового шума и электронов, высвобождаемых EUV, указывают на два ограничивающих фактора: 1) поддержание дозы, достаточно высокой для снижения дробового шума до допустимого уровня, а также 2) недопущение слишком высокой дозы из-за повышенного вклада фотоэлектронов, высвобождаемых EUV. и вторичные электроны в процессе экспонирования, увеличивая размытие краев и тем самым ограничивая разрешение. Помимо влияния на разрешение, более высокая доза также увеличивает дегазацию^[270] и ограничивает пропускную способность, и сшивание^[271] происходит при очень высоких дозах. Для химически усиленных резистов более высокая доза также увеличивает шероховатость кромки линии из-за разложения генератора кислоты.^[272]

Как упоминалось ранее, более поглощающий резист фактически ведет к меньшей однородности дозы по вертикали. Это также означает, что дробовой шум хуже ближе к низу сильно поглощающего слоя EUV-резиста.

На конечное положение линии влияет дробовой шум. Естественное изменение числа фотонов EUV может привести к смещению положения конца линии.

Даже при более высоком поглощении EUV вызывает большее беспокойство по поводу дробового шума, чем длина волны ArF (193 нм), главным образом потому, что он применяется к меньшим размерам, а текущие целевые дозы ниже из-за доступных в настоящее время уровней мощности источника.

Как видно выше, при целевых уровнях падающей дозы значительно меньше фотонов EUV поглощается в EUV резистах по сравнению с фотонами ArF в резистах ArF. Несмотря на большую прозрачность резиста, падающий поток фотонов примерно в 14 раз больше (193 / 13,5) при той же дозе энергии на единицу площади. Толщина резиста ограничена прозрачностью, а также сопротивлением разрушению^[277] и сопротивляться полосе^[278] соображения.

Время безотказной работы и производительность

В 2016 году пропускная способность на площадке заказчика составляла 1200 пластин в день при доступности 80%,^[279] в то время как обычные инструменты производили 5000 пластин в день с 95% доступностью.^[280] По состоянию на 2017 год стоимость 7-нанометрового процесса с 3-мя металлическими слоями, структурированными путем однократного экспонирования EUV, все еще на 20% выше, чем текущая 10-нанометровая многослойная технология без EUV.^[281] Таким образом, для серийного производства было развернуто множественное моделирование с иммерсионной литографией, а внедрение EUV ожидается в 2018–2020 годах.

История развертывания

Развертывание EUVL для массового производства было отложено на десять лет,^[282][283] хотя прогнозы по развертыванию составляли 2–5 лет. Развертывание было запланировано на 2007 год (через 5 лет после прогноза в 2002 году),^[282] в 2009 г. (через 5 лет после прогноза), в 2012–2013 гг. (3–4 года), в 2013–2015 гг. (2–4 года),^[284][285] в 2016–2017 гг. (2–3 года),^[286] и в 2018–2020 годах (через 2–4 года после прогнозов).^[287][288] Однако развертывание могло быть отложено еще больше.^[289]

Поставки системы NXE: 3350 начались в конце 2015 года с заявленной пропускной способностью 1250 пластин в день или 65 пластин в час (WPH) при условии безотказной работы 80%.^[290][291] Для сравнения, в 2015 году установленная база из 300 иммерсионных систем NXT с длиной волны 193 нм обеспечивала доступность 96% и 275 БПЧ.^[292][293]

В 2010–2016 годах было отгружено двадцать единиц EUV, меньше того количества, которое потребовалось бы для серийного производства. По сравнению, ASML поставила более 60 193-нм иммерсионных систем NXT в 2016 году и прогнозирует, что в 2019 году будет поставлено 48 устройств EUV.^[298][299] Шесть NXE: в 2010–2011 годах отгружено 3100 единиц.^[300][301] Восемь блоков NXE: 3300B были отгружены в III квартале 2013–2015 гг.^[293] меньше прогноза на 11 ед.^[302] Два блока NXE: 3350B были отгружены в конце 2015 г.^[292] по сравнению с прогнозом шесть единиц.^[293] В 2016 году было отгружено четыре единицы, тогда как с начала года прогнозировалось шесть или семь единиц.^[303]

По состоянию на 2016 год прогнозировалось отгрузить 12 единиц в 2017 году,^[303] и 24 единицы в 2018 году.^[298] Однако прогноз отгрузки на 2017 год был снижен вдвое в начале года до шести-семи единиц.^[304] К 2017 году планируется снять с производства NXE: 3350B и заменить его на NXE: 3400B. На момент отгрузки первого NXE: 3400B,^[305] восемь систем NXE: 3300B и шесть NXE: 3350B были запущены и работали в полевых условиях.^[306]

Всего в 2017 году было отгружено десять систем NXE3400B.^[307] В первом квартале 2018 года было отгружено три системы EUV.^[308] Во втором квартале 2018 года отгружено еще 4.^[309]

Подтверждены продажи инструмента EUV (квартальные отчеты ASML)

Примечание: выручка по четырем инструментам EUV не признается по состоянию на второй квартал 2020 года.^[313]

Всего к концу 2019 года будет поставлено 45 (сорок пять) систем NXE: 3400B.^[1] Для сравнения, только в 2010 году компании Samsung было поставлено 27 иммерсионных инструментов.^[314] По состоянию на 2011 год во всем мире использовалось более 80 иммерсионных инструментов для литографии 32-45 нм.^[315] По состоянию на 1 квартал 2018 года поставлено 201 дополнительный погружной инструмент.^[2] У Intel было около 200 инструментов SVG Micrascan DUV для поддержки производства 200 мм.^[316] Таким образом, объем EUV незначителен по сравнению с использованием DUV на зрелых узлах.

ASML планирует поставить около 35 систем EUV в 2020 году и от 45 до 50 систем EUV в 2021 году.^[311]

Текущие проблемы для улучшения

В 2019 году было объявлено о выпуске NXE: 3400C, включая функции, направленные на значительное повышение времени безотказной работы, такие как модульная конструкция для более быстрой замены, непрерывная подача олова и лучший контроль над деградацией коллектора.^[317] Однако улучшения аберраций еще предстоит реализовать, так как аберрации необходимо сначала измерить непосредственно на месте.^[318]

ASML планирует представить улучшенную систему EUV в конце 2021 года.^[319] Он будет называться NXE: 3600.^[320] и, исходя из предыдущих планов, он должен повысить пропускную способность до более 185 пластин в час и иметь наложение 1,1 нм.

Использование с несколькими рисунками

Разделение макета EUV из-за разного освещения. Этот макет состоит из вертикальных и горизонтальных линий, требующих двух разных источников освещения, оптимизированных для каждой. Следовательно, его нужно будет разделить даже для EUV-литографии. Кроме того, промежутки между кончиками линий (обведены кружком) оптимизированы по-разному, поэтому предпочтительны дополнительные разрезы.

Ожидается, что в EUV будет использоваться двойной узор с шагом около 34 нм с числовой апертурой 0,33.^[321][322] Это разрешение эквивалентно «1Y» для DRAM.^[323][324] В 2020 году ASML сообщил, что для слоя M0 толщиной 5 нм (минимальный шаг 30 нм) требуется двойной рисунок.^[325]Во втором полугодии 2018 года TSMC подтвердила, что его схема 5 нм EUV все еще используется. множественный узор,^[326] также указывает на то, что количество масок не уменьшалось от его узла 7 нм, который использовал обширное множественное формирование DUV-паттерна, к его узлу 5 нм, который использовал обширный EUV.^[327] Поставщики EDA также указали на продолжающееся использование потоков множественного паттерна.^[328][329] В то время как Samsung представила собственный 7-нм техпроцесс с единым узором EUV,^[330] он столкнулся с сильным дробовым фотонным шумом, вызывающим чрезмерную шероховатость линии, что потребовало более высокой дозы, что привело к снижению пропускной способности.^[265] Узел TSMC 5 нм использует еще более строгие правила проектирования.^[331] Samsung указала, что меньшие размеры будут иметь более сильный дробовой шум.^[265]

В дополнительной схеме литографии Intel при половинном шаге 20 нм EUV будет использоваться только во второй экспозиции с обрезкой линий после первой экспозиции с линейной печатью 193 нм.^[332]

Также ожидается множественная экспозиция, если два или более рисунка в одном слое, например, с разным шагом или шириной, должны использовать разные оптимизированные формы исходного зрачка.^{[333][334][335][336]} Например, при рассмотрении шахматной линейки с шагом по вертикали 64 нм, изменение шага по горизонтали с 64 до 90 нм значительно изменяет оптимизированное освещение.^[48] Оптимизация маски источника, основанная только на решетках с межстрочным промежутком и решетках от наконечника к наконечнику, не влечет за собой улучшений для всех частей логической схемы, например, плотной траншеи с зазором с одной стороны.^[337][338]

Для металлического шага 24-36 нм было обнаружено, что использование EUV в качестве (второй) режущей экспозиции имеет значительно более широкое технологическое окно, чем полное однократное экспонирование для металлического слоя.^[339][337]

Для устранения дефектов без пленок также ожидается многократное экспонирование одной и той же маски, что ограничивает производительность, как и при формировании множественного рисунка.^[259]

Расширение с единым паттерном: анаморфное с высоким значением NA

Возврат к расширенным поколениям шаблонов с однократной экспозицией будет возможен с инструментами с более высокой числовой апертурой (NA). ЧС 0,45 может потребовать перенастройки нескольких процентов.^[340] Увеличение уменьшения может помочь избежать этой перенастройки, но уменьшенный размер поля сильно влияет на большие шаблоны (один кристалл на поле 26 мм × 33 мм), такие как многоядерные многомиллиардные транзисторные 14 нм чипы Xeon.^[341] требуя сшивания полей.

В 2015 г. ASML раскрыла подробности своего анаморфного сканера EUV нового поколения с числовой апертурой 0,55. Увеличение увеличивается с 4х до 8х только в одном направлении (в плоскости падения).^[342] Однако 0,55 NA имеет гораздо меньшую глубину резкости, чем иммерсионная литография.^[343] Кроме того, было обнаружено, что анаморфный инструмент с числовой апертурой 0,52 демонстрирует слишком много CD и вариабельность размещения для одиночной экспозиции узла 5 нм и резки с множественным рисунком.^[344]

Глубина резкости^[345] снижение за счет увеличения NA также вызывает беспокойство,^[346] особенно по сравнению с экспозициями с множественным узором с использованием иммерсионной литографии 193 нм:

Первые инструменты с высокой числовой оценкой ожидаются не раньше 2020 года.^[347]

За пределами EUV длины волны

Намного более короткая длина волны (~ 6,7 нм) будет за пределами EUV, и ее часто называют BEUV (за пределами крайнего ультрафиолета).^[348] Более короткая длина волны приведет к худшему эффекту дробового шума без обеспечения достаточной дозы.^[349]

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Банцю Ву и Аджай Кумар (май 2009 г.). Литография в крайнем ультрафиолете. McGraw-Hill Professional, Inc. ISBN  978-0-07-154918-9.
• Банцю Ву и Аджай Кумар (2009). «Экстремальная ультрафиолетовая литография: к следующему поколению интегральных схем». Оптика и фотоника. 7 (4).

Ссылки по теме

• EUV представляет собой экономические проблемы
• Промышленность предполагает EUV с длиной волны 6,7 нм