Las muchas idiosincrasias de la litografía EUV afectan la resolución que realmente se puede realizar. Uno que todavía no recibe tanta atención como debería es la rotación de la pupila de hendidura cruzada [1-3]. Esta es una consecuencia fundamental del uso de la simetría rotacional en los sistemas ópticos de campo anular para controlar las aberraciones en la óptica reflectante [4-7].
En los sistemas EUV 0.33 NA actuales, los pasos de línea de 40 nm o menos requieren iluminación dipolo, con iluminación sobre la máscara proveniente de lados opuestos del eje óptico. A medida que se reducen los tonos, se reduce el rango de ángulos de iluminación permitidos, también conocido como relleno de pupila inferior. Sin embargo, el rango de ángulos de iluminación es en realidad girada a través del campo de exposición en forma de arco. Sin la debida precaución, un ángulo adecuado para la iluminación en el centro del campo puede no ser adecuado en el borde del campo.
La rotación del dipolo con un rango de +/- 18 grados para un paso de línea horizontal de 28 nm restringe el dipolo originalmente permitido con un 28 % de pupila llena (izquierda) a un 12 % de pupila libre de rotación (derecha).
Al limitar el ancho del campo expuesto, el rango de rotación se puede contener para que el relleno de la pupila seguro para la rotación pueda ser de al menos un 20% para evitar la absorción del sistema y preservar el rendimiento. Por ejemplo, para el caso de paso de 28 nm, el rango de rotación permitido es inferior a +/- 9 grados, mientras que para el caso de paso de 30 nm, el relleno de pupila seguro para la rotación es del 23 % para el rango completo de +/- 18 grados.
Para los sistemas de 0.55 NA, la imagen es anamórfica (8x en Y, 4x en X), de modo que el rango de rotación en la máscara se reduce a la mitad para la imagen de la oblea. Sin embargo, es probable que el relleno de la pupila esté restringido a <20% del relleno de la pupila, independientemente de la rotación, solo debido a la profundidad de enfoque más limitada. Por ejemplo, al pasar de un tono de 30 nm en 0.33 NA a un tono de 18 nm en 0.55 NA, el relleno de la pupila se puede reducir del 23 % al 18 % solo para adaptarse a un desenfoque de +/-20 nm. La rotación limita esto aún más al 8%.
El resultado final de estas limitaciones serían las limitaciones del tamaño del troquel en función del paso una vez que los pasos sean lo suficientemente pequeños. Por ejemplo, el ancho de matriz debe restringirse a menos de 13 mm (la mitad del máximo de 26 mm) para el paso de 28 nm en 0.33 NA. Incluso con anchos de troquel que siguen este límite, es una práctica común colocar múltiples troqueles en un solo campo de exposición. En este caso, el límite se aplica al ancho del campo de exposición de matriz múltiple. Esto tendría cierto impacto en el rendimiento debido a la sobrecarga de un escaneo más frecuente [8].
Intel esquivó esta bala limitando las aplicaciones de 0.33 NA a un paso de 30 nm y superior [9]. Por otro lado, TSMC [10] y Samsung [11] ya han aplicado tonos de 28 nm, por lo que sin duda se han topado con esta limitación, aunque la exposición única también es menos probable debido a problemas de impresión estocástica y desvanecimiento de la imagen, de EUV máscara de efectos 3D.
Referencias
[1] AV Pret y col., Proc. SPIE 10809, 108090A (2018).
[2] R. Miyazaki y P. Naulleau, Synchrotron Radiation News, 32(4), 2019: https://escholarship.org/uc/item/07h5f8vn
[3] F. Chen, La necesidad de un llenado bajo de pupila en la litografía EUV, https://www.linkedin.com/pulse/need-low-pupil-fill-euv-lithography-frederick-chen/
[4] MF Bal, F. Bociort y JJM Braat, Appl. Optar. 42, 2301 (2003); http://homepage.tudelft.nl/q1d90/FBweb/paraxial%20predesign.pdf
[5] WC Sweatt, Reunión de la OSA sobre óptica difractiva: diseño, fabricación y aplicaciones, 1994; https://www.osti.gov/servlets/purl/10134858
[6] M. Antoni et al., Proc. SPIE 4146, 25 (2000).
[7] DM Williamson, Proc. SPIE 3482, 369 (1998).
[8] F. Chen, Una combinación de tonos prohibidos en nodos de litografía avanzados, https://www.linkedin.com/pulse/forbidden-pitch-combination-advanced-lithography-nodes-frederick-chen/
[9] R. Venkatesan y col., Proc. SPIE 12292, 1229202 (2022).
[10] https://www.angstronomics.com/p/la-verdad-de-tsmc-5nm
[11] KC Park y H. Simka, 2021 CITI.
Este artículo apareció por primera vez en LinkedIn Pulse: Intercambio entre resolución y tamaño del troquel debido a la rotación de la pupila EUV
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