極端紫外線リソグラフィ
(多くの独立した波長のあらゆる方向に放射する)非コヒーレント光源を(波長の狭い帯域内の方向に制限のある範囲の中で放射する)部分的なコヒーレント光に変換するために、(望まない波長および方向に対する)フィルタをかけることが、電力損失(エネルギーロス)を一層低減させるために期待されている。
2008年現在では開発ツールは120 Wの光源で1時間当たりウェハー4枚の処理能力を持っていた。100ウェハー毎時の要求に対しては、それゆえ3 kWの光源が必要となるのだが、見通せる範囲では利用は出来ていない。しかしながら、EUVの光子計数は、フォトダイオードによって集められる1つの光子当たり生成された電子の数によって決定される。これは本質的に初期光電子のかなりばらつきのある二次電子放出比であるので、線量測定は大きいばらつきに左右されうる。実際、Gulliksonほかのデータは光電流感度の自然変動が~10 %であることを示している。より最近のシリコンフォトダイオードのデータは依然この評価と一致している。EUV線量計の校正は重要な未解決の問題である。2次電子のばらつきはアヴァランシェ・フォトダイオードのノイズでよく知られた根本原因である。
なお高度に相対論的な真空管の自由電子レーザーとシンクロトロン放射源は、物質源よりもよい光源品質が得られるものの、高い強度を得るためには開発課題が多かった。いくつかの専用の工業用シンクロトロン光設備が建造され、それらの利用は半導体デバイスの製造も包括している。 自由電子レーザーは、単色でコヒーレントな、また広がり角の狭い光を提供する。双方ともまた、X線波長域へのシームレスな進展を与え、利用可能な波長の連続領域を提供する。
さらに、もし線量が少なくとも3倍増加するならば、レジストポリマーの架橋結合はより重大になる。後述するように、高い吸光度のため、加熱することはより深刻である。化学増幅型レジストにとって、酸発生分解(acid generator decomposition)のため線量露光が強いと線端粗さが増大する。ショット雑音は、ネガ型の金属酸化膜レジストをもつ、コンタクトホール・パターンに使用される明視野露光をいくらか緩和するかもしれない。フレアは線量が高い明視野露光においてより深刻な影響(像のコントラストを失わせる)を持っている 。HSQレジストの軟X線露光は、100 mJ/cmレンジにおける線量増加のため露光限界を越える増加反応に関係した50 - 70 nmの線幅増大を示している。
ショット雑音問題はEUVで使用された、20 nm以下のマスク上に描画された形状に適用できる。(ウェーハ上に20nmをプリントするため)マスク上の80 nmコンタクトホールパターンに使用される12 uC/cmの吸光線量では、そのようなコンタクトホールが10億を越える線量レベルにおいては、必然的に10 %のショット雑音に遭遇する。
EUVの空間像計測システム(Aerial Image Metrology System:AIMS)メーカーであるカール・ツァイスは、18 nmピクセルあたり15,000光子(68 mJ/cmに相当する)が十分なCD忠実度のために必要であると近年結論を出している。
doi:10.1088/0022-3727/39/3/010.
↑ Trintchouk, F.; et al. (2006). “XLA-300: the fourth-generation ArF MOPA light source for immersion lithography”. Proc. SPIE 6154: 615423. doi:10.1117/12.658723.
↑ V. Bakshi, 2009 EUVL Workshop Summary, Sheraton Waikiki, Hawaii, July 13--17, 2009.
↑ Cymer EUV light source
↑ Cymer presentation at 2007 EUV Source Workshop
↑ Saleh, B. E. A.; Teich, M. C. (1991). Fundamentals of Photonics. New York: John Wiley & Sons. pp. 521. ISBN 0471839655.
↑ IEEE Spectrum: A New Light Source
↑ Chen, F. T. (2003). “Asymmetry and thickness effects in reflective EUV masks”. Proc. SPIE 5037: 347. doi:10.1117/12.483602.
↑ ASML update on ADT
↑ Gullikson, E. M.; et al. (1996).
Ritucciほかは、DUV波長に比べてEUV波長にとって効率的な改良した熱剥離を報告している。EUVはすべての物質のバンドギャップを超過するので長い波長のものよりもより吸収され易く、そして同じ線量の入射エネルギーでは結果的により加熱される。~100mJ/cmでさえ剥離をもたらすのに足りるほど熱いであろう。光増幅フォトレジストの解像度は熱で駆動される酸拡散で決定される。たとえ剥離線量が100 mJ/cmであっても、1nm画素にわたるショット雑音が依然重大であり(3σ/avg = 36%)、画素が少なくとも5%すなわち20nm以下であるような限界寸法(critical dimension:CD)に深刻な効果となりうる。
中性の原子や凝縮物質はEUV放射を発生することができない。物質がそれを放射するためにはイオン化をまず第一に起こさなければならない。EUV光は多価正イオンによって結合される電子でのみ発生することができる。例えば、+3の炭素イオン(3個の電子がすでに除かれている)から1つの電子を引き抜くには約65 eVを必要とする。そのような電子は典型的な価電子より強固に拘束される。多価の正イオンが存在できるのは、高温高密度プラズマの中においてのみ可能であり、それ自身EUVを強く吸収する。EUVリソグラフィ用のキセノンやスズのプラズマ源は、放電生成かレーザー生成による。十分な処理能力を得るためには100 Wを超過する出力が必要である。最先端技術の193 nmのArFエキシマレーザーは200 W/cmの強度を提供しているが、EUVを生成するプラズマを生産するためのレーザーははるかに強力な、約10W/cmの強度である必要がある。(レーザー出力が100 Wに達する)193 nmの光から 、(10 kWを超過するレーザーまたは等価なエネルギー源の出力を必要とする)EUV光を発生させるために、巨大なエネルギー負荷を課せられていることをこれは示している。EUV光源は20 kWのCO2レーザーによって駆動され、それは電力変換効率は~ 10 %で、消費電力は~200 kWである。参考だが、すでに実用化されている100 WのArF液浸レーザー(UV光源)は~1 %の電力変換効率であり、消費電力は~ 10 kWである。
開発中のプラズマベースのEUV光源の追加特性は、それらが部分的にさえコヒーレントでないということである。これは従来の光リソグラフィーに使用されるKrFとArFのエキシマレーザーと異なっている。
↑ M. Lam, Ph.D. dissertation, U. of California, Berkeley, sec. 7.3 (2005).
↑ P. P. Naulleau et al., Optics Communications 200, pp. 27--34 (2001).
↑ I.-Y. Kang et al., Jap. J. Appl. Phys. vol. 44, pp. 5724--5726 (2005).
↑ S. Huh et al., Proc. SPIE 7271 (2009).
↑ C. A. Cutler et al., Proc. SPIE vol. 5037, 406 (2003).
↑ D. Lauvernier et al., Microelectonic Eng. 75, 177--182 (2004).
↑ EUV resist TWG 2008
↑ Intel extending ArF lithography to 11 nm node
↑ T. Wallow et al., Proc. SPIE vol. 8322, 83221J (2012).
↑ J. Chen, 2011 IMEC Technology Forum
↑ L. Szu-Kai and C. C. P. Chen, Proc. SPIE vol. 7274, 727436 (2009).
↑ H. Kirchauer PhD Thesis (1998).
↑ K. Tian et al., Proc. SPIE vol. 7274, 72740C (2009).
↑ M. Bass (ed.), Handbook of Optics, 2.
SPIE 7969, 79691M (2011).
↑ D. Tretheway and E. S. Aydil, J. Electrochem. Soc., vol. 143, 3674 (1996).
↑ M. S. Bakir et al., CICC 2007, 421 (2007).
↑ J. A. van der Pol et al., Microelectronics Rel., 39, 863 (1999).
↑ J. Mathuni et al., Wafer Backside Paper
↑ Brewer Science LED Brochure featuring Substrate Protection
↑ B. L. Henke et al., J. Appl. Phys. 48, pp. 1852--1866 (1977).
↑ SPIE EUV08 paper by T. Kozawa and S. Tagawa
↑ N. Shimizu and H. Sato, 1996 IEEE Annual Report - Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, pp. 787--790 (1996)
↑ Y. Ekinci et al., Microelectronic Engineering, vol. 84, pp. 700--704 (2007). Conference draft.
↑ T. Kozawa et al., J. Vac. Sci. Tech. B 15, pp. 2582--2586 (1997).
↑ T. Kozawa et al., J.
SPIE 7271, 727115 (2009).
↑ EETimes article on NAND Flash scaling 3/22/2010.
↑ C. Taylor, "Samsung intros 64-Gbit MLC NAND chip," Electronic News, October 23, 2007.
↑ M. LaPedus, Intel, Micron roll 34-nm NAND device, EETimes, 5/29/2008.
↑ Sandisk-Toshiba reclaim NAND process lead with 19 nm
↑ E. S. Putna et al., Proc. SPIE vol. 7969, 79692K (2011).
↑ e.g., US Patent Application 20090153826
↑ IEDM 2011 Press Tip Sheet
↑ Semiconductor International 9/14/2009 Intel Ramping 32 nm Manufacturing in Oregon
↑ EETimes 9/22/2009 Otellini: Intel to ship more SOCs than PC CPUs -- someday
↑ 22 nm HP Integrated Patterning Improvements for EUVL
↑ Intel Confirms Production of 22nm Processors for late 2011
↑ Sematech launches EUV metrology consortium