El nodo "1.xnm" en la mayoría de las hojas de ruta para indicar un paso de línea de metal de 16-18 nm [1]. Se puede esperar que el espacio de centro a centro sea tan bajo como 22-26 nm (raíz cuadrada (2) veces el paso de línea). La serie EXE de sistemas de litografía EUV (longitud de onda de 13.5 nm) de ASML presenta una NA (apertura numérica) "alta" de 0.55, dirigida a habilitar estas dimensiones. La única justificación para esta resolución proyectada es que supera aproximadamente un tercio de la longitud de onda/NA. Algunas comprobaciones de la realidad son para confirmar el realismo de esta expectativa.
1. Rotación del plano de incidencia a través de la rendija
Se sabe que el plano de incidencia gira a través de la rendija en forma de arco de exposición EUV [2]. En consecuencia, la distribución de iluminación optimizada para un patrón dado en realidad gira a través de la rendija, lo que podría generar resultados no optimizados en las posiciones de la rendija hacia el borde en comparación con el centro.
Figura 1. La fuente optimizada (roja) para una matriz de centro a centro de 25.5 nm debe recortarse (azul) para evitar la rotación a través de la rendija.
Como se muestra en la Figura 1, recortar la fuente optimizada le permite estar a salvo de los efectos de rotación de la rendija, pero esto también reduce el relleno de la pupila, es decir, el rango de ángulos de iluminación dividido por el rango completo de ángulos posibles. Por debajo del 20 % de llenado de la pupila, el propio sistema de iluminación EUV comienza a absorber la energía EUV, lo que no se desea no solo debido al desgaste del sistema, sino también a la reducción del rendimiento [3].
2. NILS bajos
Se puede esperar que el nodo de 1.x nm presente vías de centro a centro de 22-25 nm con tamaños <10 nm. Tales vías pequeñas (que ya son menores que la resolución de Rayleigh) en espaciamientos relativamente amplios tendrán una baja pendiente de registro de imagen normalizada (NILS) sin una exposición más lenta [4]. Las máscaras de cambio de fase deben diseñarse para el uso de EUV, pero esto aún está en desarrollo.
3. Polarización
A medida que los pasos de línea se reducen a 18 nm o menos, la polarización comienza a ser importante ya que el ángulo entre las ondas que interfieren es mayor [5,6]. Además, la multicapa en un sistema EUV se refleja preferentemente en la polarización TE, es decir, perpendicular al plano de reflexión; esto es (principalmente) perpendicular a la dirección de exploración) [6]. Esto degradará los NILS de las líneas que están alineadas con la dirección de exploración, es decir, las líneas horizontales.
4. Resistencia más delgada
Se espera que el espesor de la resistencia se reduzca a menos de 30 nm para poder usarse con sistemas EUV de alta NA. Esto se debe a la profundidad de enfoque reducida [7]. Sin embargo, incluso con una profundidad de enfoque mejorada, la relación de aspecto de las características más pequeñas es otro factor limitante probable. Una característica de 10 nm de ancho con un espesor de resistencia de 20 nm ya tiene una relación de aspecto de 2:1. Un espesor de resistencia reducido debe compensarse con un coeficiente de absorción más alto inversamente proporcional para preservar la densidad de fotones absorbidos para una dosis dada.
5. Desenfoque de electrones y estocástico
Finalmente, enfocar EUV en un punto más pequeño no sería útil en presencia de un desenfoque de más de 3 nm [8]. Sin embargo, la aleatoriedad de los electrones secundarios [9,10] evita que el desenfoque sea un número fijo, lo que en última instancia conduce a la posibilidad de defectos estocásticos [11].
Todos los factores anteriores deberían servir como recordatorio de que el avance de la litografía ya no es una simple cuestión de reducir la longitud de onda y/o aumentar la apertura numérica.
Referencias
[1] Hoja de ruta internacional para dispositivos y sistemas (litografía), edición de 2022.
[2] M. Antoni et al., "Diseño de óptica de iluminación para litografía EUV", Proc. SPIE 4146, 25 (2000).
[3] F. Chen, Limitaciones de diseño de EUV de alta NA para nodos de menos de 2 nm, https://www.youtube.com/watch?v=IgYJfLyDYos
[4] F. Chen, Máscaras de cambio de fase para la mejora de NILS: ¿una desventaja para EUV?, https://www.linkedin.com/pulse/phase-shifting-masks-nils-improvement-handicap-euv-frederick-chen
[5] H. Levinson, "Litografía EUV de alta NA: estado actual y perspectivas para el futuro", Jpn. Aplicación J. física 61 SD0803 (2022).
[6] F. Chen, La creciente importancia de la polarización en la litografía EUV, https://www.linkedin.com/pulse/growing-significance-polarization-euv-lithography-frederick-chen; F. Chen, Polarización por reflexión en sistemas de litografía EUV, https://www.youtube.com/watch?v=agMx-nuL_Qg
[7] BJ Lin, "El coeficiente k3 en ecuaciones de escalado l/NA no paraxiales para resolución, profundidad de enfoque y litografía de inmersión" J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS 1(1) 7–12 (abril de 2002).
[8] T. Allenet et al., "Investigación de desenfoque de imagen usando litografía de interferencia EUV", Proc. SPIE 11517, 115170J (2020), https://www.dora.lib4ri.ch/psi/islandora/object/psi%3A38930/datastream/PDF/Allenet-2020-Image_blur_investigation_using_EUV-interference_lithography-%28published_version%29.pdf
[9] Q. Gibaru y otros, Appl. Navegar. ciencia 570, 151154 (2021), https://hal.science/hal-03346074/file/DPHY21090.1630489396_postprint.pdf
[10] H. Fukuda, J. Micro/Nanolito. MEMS MOEMS 18, 013503 (2019).
[11] F. Chen, La aleatoriedad del desenfoque de electrones secundario como el origen de los defectos estocásticos de EUV, https://www.linkedin.com/pulse/secondary-electron-blur-randomness-origin-euv-stochastic-chen
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- Fuente: https://semiwiki.com/lithography/327889-reality-checks-for-high-na-euv-for-1-x-nm-nodes/
