極端紫外線リソグラフィ
2009年7月に、ASMLホールディングおよびサイマー社は、最初の完全統合型のレーザー励起プラズマ(LPP)極端紫外線(EUV)リソグラフィ光源をサイマーからASMLに出荷したことを発表した。それは次世代EUVリソグラフィスキャナの統合および試験をサポートするものである。
2009年7月に、EUV基盤の論評は、著しいギャップが、特にマスク欠陥検査に残っていることを示した。このギャップは2013年まで、あるいはその後も埋められないかもしれず、それは2015年までに製造する高容量の用のEUVの普及に影響を及ぼすだろう。
ごく最近では~100 nmハーフピッチの(マスク自体上に)性能を備えたEUVマスクは現時点ではEUVマスク生成の解像限界にあると示された。こうした性能は到来する300mm装置のために4倍縮小されるため、 マスク自身は~25nmハーフピッチ以下でよいイメージを従来通りプリントすることができない。同じ研究では、解像度は光学系ではなく、(マスク解像度を強化しても20nm以下のハーフピッチを妨げる)レジスト応答で制限されていると繰り返し述べられている。このマスク自身上の解像限界は上で指摘したマスク製造に関わるショット雑音問題に関係している。
小寺ほかはEUV光電子軌道シミュレーション行い、それらの範囲が30nmになることを示した。これらの電子によるエネルギー付与の広がりは観測される線端粗さから説明できる。表面から放射された電子が戻ることはないので、最上層の照射は事実上少ない。
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正味の相変化および/または振幅変化は、中核欠陥の固有の効果と、欠陥の間の多層膜スタックの成長への影響をもたらす。埋没欠陥は特に油断がならず、10 nmの欠陥ですら危険であると考えられる。検知されない3 nmのマスク基板平坦度変化によって引き起こされた位相シフトは、印刷可能な欠陥を生むのに十分である。この背景にある原理は、平面からの1/4波長の偏差が、反射の後に1/2波長光路長差を生じるというものである。平面から反射される光は、1/4波長の偏差した光とで180度位相がずれる平面からの1nmの偏差さえ、画像強度の実質的減少(~20 %)に結びつくであろうことが示された。実際、100 nmの半値全幅をもつ原子スケール(0.3 - 0.5 nm)の高さの欠陥は、10 %のCDインパクトを示すことにより依然印刷可能になりえる。レンズのように、実質的に位相シフトを生じるどんな欠陥も、欠陥領域の外側へ光を散乱させる。散乱された光の量は計算可能である。更に、平坦からのその偏差が表面に関して84度の発生率のターゲット角からの偏差により、3度を超過すれば、位相欠陥の端はさらに反射率を10 %以上縮小するだろう。くわえて、位相欠陥の端部は、もしその逸脱が平面度から3度を超過する場合、表面に対して84度の目標入射角からの偏差のため、反射率を10 %以上低下させることになる。欠陥高さが浅くても、端部は依然として積層する多層膜を変形させ、多層膜が傾斜する伸長領域を生じる。変形が急峻であるほど、欠陥端部の伸長領域は狭くなり、反射率への損失が大きくなる。
出典: ASML, International Workshop on EUVL, Maui 2010
EUV光子が吸収される場合、ちょうどX線または電子線が物体に吸収される場合に生じることのように、光電子(photoelectron)と二次電子(secondary electron)がイオン化によって生成される。生成量は明確ではないが、平均で約4個の二次電子がEUV光子毎にで生成されると推測された。これらの二次電子は、数から十数eVのエネルギーを持っており、目的の化学反応を始める前にフォトレジスト(下記参照)内部の十数ナノメーターを移動する。これは、ハロゲン化銀写真フィルム中の潜像形成のための光電子泳動に非常に似ている。このやや大きな距離の要因は、ポリマーに排除体積相互作用(excluded volume interaction)があるという事実である。最近の実際のEUV印刷テストでは、たとえ光学解像度およびフォトレジスト構成が制限因子でなかったとしても、30 nmの空間を解像出来なかったと判明した。
具体的に、より高い処理能力を得るため化学増幅を利用するフォトレジスト(化学増幅型レジスト)において:
e + 酸発生剤(acid generator) → アニオン → 解離アニオン生成
この反応は、「電子付着(electron attachment)」や「解離性電子付着(dissociative electron attachment)」としても知られ、その時点での捕捉が最も容易であるため、基本的に電子が停止するまで減速した後生じる可能性が最も高い。電子付着の断面積は高エネルギーの電子エネルギーに反比例するが、0のエネルギーにおいて最大の制限値に接近する。
結果として、オーバーレイと処理能力の必要条件は、以前より少なくとも2倍厳格な必要があるだろう。
2011年のLithoVisionコンファレンスにおいて、インテルは、EUV技術がインテルの10nmのデザイン・ルール計画に既に遅れることを示した。
ASMLは、10nmイメージングに至るまで13.5nmのEUV波長が使用されるはずであり、さらにより高い解像度において6.6~6.8nmの新しいEUV波長が使用されると提言した。
2015に渡って現在計画された装置は、15nmの解像度に達すると予定されていない。。
サイマーは自社の20W光源の出荷を2012年の第一四半期から第二四半期まで延期した。
サムスンもまた、自社のEUVを2013年の後に延期した。
同様に、GlobalFoundriesとTSMCは20nmを越えるEUVの使用を延期した。
2012年の始めの時点で、EUVは、光源出力、欠陥、オーバーレイ、レジストおよびマスクの領域で残る重要な問題を持っている。
2012年7月時点で、6式のNXE:3100(現在製造中止)および11式のNXE:3300がプロセス開発用に発注され、4式のNXE:3300が生産を目的としている。後者の発注はサムスンとSKHynixとの間で分けられた。