Raktas prie nanoskalės tikslumo! 1000 taškų tikslumo kompensavimo taikomoji vertė litografijos įrenginiuose / tyrimo stotyse

Kodėl nanomatinis lygiavimas yra kritinis susidūrimas sub-5 nm puslaidininkių šablonavime

Uždengimo klaidos padidėjimas EUV daugkartinio šablonavimo staklėse (>1,2 nm)

Kai procesų mazgai susiaurėja mažiau nei 5 nm, ekstremaliųjų ultravioletinių (EUV) spindulių litografija vis labiau remiasi daugkartinio šablonavimo technologija, kad būtų apibrėžtos kritinės sluoksnio savybės – kiekvienas papildomas eksponavimo žingsnis padidina uždengimo klaidą. 3 nm ir 2 nm mazguose bendras leistinas uždengimo nuokrypis susiaurėjo iki mažiau nei 1,2 nm. Tačiau praktikoje daugkartinio šablonavimo staklės dažnai viršija šį ribos slenkstį dėl kaupiamųjų padėties tikslumo netikslumų. Vienas netinkamai išdėstytas perėjimas gali sukelti katastrofišką trumpąjį jungimą, kuris sukelia naudingumo praradimą, viršijantį 20 % kiekviename sluoksnyje didelės apimties gamyboje. Be nanomatinio lygiavimo valdymo plokštelių lygio sąnaudos staigiai auga, o rinkai išleidimo terminai nevengiamai vėluoja.

Pagrindinės priežastys: šiluminis poslinkis, šablonų netolygumas ir etapo dinaminiai veiksniai, kurie dar labiau padidina padėties klaidą

Trys tarpusavyje susiję fizikiniai veiksniai lemia padėties klaidą, viršijančią leistinus ribas: temperatūrinis poslinkis, šablonų netolygumas ir etapų dinamika. Net 0,1 °C aplinkos temperatūros pokytis sukelia mikroninio masto išsiplėtimą tiksliaose mechaninėse detalėse – įskaitant plokštelės etapą ir šablono laikytuvą – ir laikui bėgant sukelia subnanometrinį padėties neapibrėžtumą. Šablonų netolygumas, kuris paprastai svyruoja nuo 10 iki 30 nm nuo viršūnės iki slėnio, sukuria vietinį vaizdo iškraipymą, kurį bendrieji lygiavimo modeliai negali ištaisyti. Tuo tarpu etapų dinamika – įskaitant pagreičio sukeltas vibracijas, guolių histerezę ir trinties vėlavimą – sukuria laikinas klaidas judant dideliu greičiu. Šie reiškiniai susidėja netiesiniu būdu, dėl ko bendroji padėties klaida žymiai viršija 1,2 nm sluoksnio persidengimo ribą. Realiojo laiko kompensavimas reikalauja greitaveikio, koordinuotų daugiagalių servosistemų, kurios gebėtų reaguoti greičiau nei kinta mechaniniai sutrikimai.

Kaip 1000 taškų tikslumo kompensavimas išsprendžia vietinį iškraipymą, kurio negali ištaisyti bendrieji modeliai

Konvencinio 4–9 taškų lygiavimo ribos aukšto tankio žymų ėmimo metu

Konvencinis tik 4–9 atraminiais taškais remiamasis lygiavimas užfiksuoja tik bendruosius iškreipimus – vienodą mastelį, pasukimą arba poslinkį – ignoruodamas vietinius, netiesinius deformavimus, kurie kyla dėl plokštelės išlinkimo, šilumos gradientų ar retiklio nelygumų. Kai elementų tankis viršija 5 nm, šie nematuoti klaidų kaupiamasi per visus piešimo sluoksnius, sukeliant likutines padėties klaidas, didesnes nei 1,2 nm. Retas ėminys nepajėgia aptikti kritinių erdvinių iškreipimų pokyčių, todėl persidengimo tikslumas lieka nekompensuotas ir tiesiogiai veikia gaminio naudingumą.

Erdvinės išsami Jakobiano modeliavimo metodika ortogonalumui, pasukimui ir x/y mastelio koregavimui

1000 taškų tikslumo kompensavimas įveikia šį apribojimą naudodamas tankios lauko Jakobiano modeliavimą: jis nustato iškreipimo vektorius viso darbo plote, naudodamas daugiau nei 1000 erdvėje išsklaidytų etaloninių žymų. Tai leidžia kurti padėties priklausomus korekcijos matus ortogonalumui, sukimo ir nepriklausomam x/y mastelio keitimui kiekviename mazge – taip užfiksuojant vietines netiesines nuokrypas, kurias praleidžia retieji metodai. Gautieji iškreipimo žemėlapiai pasiekia mikroninį erdvinį skiriamąjį gebėjimą, leisdami tiksliai koreguoti klaidas, kurias sukelia šablonų deformacija ir dinaminis stovo elgesys. Pagal puslaidininkių metrologijos tyrimus, šis požiūris sumažina padėties klaidą 68 % lyginant su standartine 9 taškų lygiavimo procedūra.

Realiojo laiko nanometrinė korekcija, įgalinama didelės našumo koordinuotų daugiakrypčių servosistemų

Uždelstumo mažinimas dinaminio zondų perkėlimo metu (>500 µm/s) SPL ir zondų stotyse

Skenuojančiojo probe’o litografijoje (SPL) ir pažangiuose probe’ų stovuose probe’o perkėlimas greičiais, viršijančiais 500 µm/s, sukelia reikšmingą padėties neapibrėžtumą, nebent valdymo delsa būtų sumažinta iki minimumo. Aukšto greičio koordinuota daugiagaminė servosistema sinchronizuoja ašių judėjimą su submikrosekundžių tikslumu. Kiekvienos ašies enkoderio grįžtamasis ryšys maitina realiojo laiko korekcijos ciklą, kuris dinamiškai koreguoja sukimo momento ir greičio komandas – taip užkertama kelią nuokrypiams dar prieš jų pasireiškimą kaip padėties klaidos. Ši architektūra žymiai sumažina įsitvirtinimo laiką ir perlenkimą, leisdama pakartotinai tiksliai nustatyti nanometrinio masto padėtis net agresyviausiais pagreičio profiliais. Be tokios delsos sąmoningos valdymo sistemos mechaninė rezonansinė reakcija ir grįžtamojo ryšio delsa padidintų padėties klaidas virš 5 nm tikslumo ribų.

Sinchronizavimo architektūra: Judėjimo valdymo įrenginys + FPGA pagrindu veikianti servosistema + submikrosekundžių grįžtamasis ryšys

Veiksmingas realaus laiko tikslinimas priklauso nuo glaudžiai integruotos „hardware“–„software“ sistemos. Pagrindinis judėjimo valdiklis koordinuoja suderintus daugiagalių trajektorijų judėjimus, o FPGA pagrindu veikiantis servovaldymo kontūras vykdo padėties, greičio ir srovės reguliavimą atnaujinimo dažniu mažesniu nei vienas mikrosekundės. FPGA lygiagretusis apdorojimas pašalina sekliuosius suvaržymus, būdingus CPU pagrindu veikiančiam valdymui, o jo nustatytasis laikas užtikrina nuoseklią elektroninę pavarą tarp ašių. Šie komponentai kartu sudaro uždarą kontūrą, kuris aktyviai kompensuoja šiluminį išsiplešimą, stovo virpesius ir netiesinį trinties poveikį – taip išlaikant tikslumą per aukšto našumo nanofabrikavimą.

Nuo kompensavimo iki prognozinio valdymo: sumenkinti pavyzdžio ir įrankio netobulumų poveikį

Įtaisyta metrologija integruotuose kontūruose sumažina lenkimu ir šiluma sąlygotą padėties klaidą 68 %

Kitos kartos lygiavimas išeina už reaktyvaus kompensavimo ribų link prognozuojamo valdymo – tai įmanoma dėka integruotų metrologijos ciklų realiuoju laiku. Šie sistemos įtaiso aukšto dažnio jutiklius tiesiogiai į litografijos ir tyrimo įrangą, kad būtų stebima plokštelės išlinkimas, šiluminis išsiplėtimas ir įrangos bei pavyzdžio sąveika per veiksmo metu. Realiojo laiko duomenys maitina adaptuojamus algoritmus, kurie koreguoja pozicionavimo koordinates prieš klaidos kaupiamos, o vietos nustatymo tikslumas pagerėja 68 % lyginant su atvirojo ciklo metodais. Temperatūros dreifas kompensuojamas nuolat, kai keičiasi aplinkos ir stovo temperatūra; plokštelės išlinkimas taisomas naudojant erdvinį iškraipymų žemėlapį, kuris sudarytas remiantis tuo pačiu 1000 taškų orientyrų tinklu, kuris taip pat naudojamas Jakobio matricos modeliavimui. Svarbiausia, ši numatytoji galimybė remiasi beveik nepertraukiamu aukšto greičio koordinuotų daugiagalių servosistemų integravimu – užtikrinant, kad pataisos būtų taikomos su submikrosekundės laiko tikslumu. Rezultatas yra ne tik pagerintas sluoksnių persidengimo tikslumas daugiasluoksnėje piešimo technologijoje, bet ir pagrindinė numatytojo techninės priežiūros bei autonomiškos technologinio proceso optimizavimo sistema.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kas yra nanomatinis susiejimas?

Nanomatinis susiejimas reiškia nanometrų mastelyje taikomus tikslaus susiejimo metodus, kurie puslaidininkių gamyboje naudojami norint užtikrinti tikslų piešimą.

Kodėl persidengimo klaida yra svarbi puslaidininkių piešimo procese?

Persidengimo klaida yra kritinė, nes ji atstovauja sluoksnių puslaidininkių šablonavime kaupiamą netikslumą, kuris gali sukelti defektus ir sumažinti išnašą.

Kaip temperatūros dreifas veikia puslaidininkių šablonavimą?

Temperatūros dreifas sukelia mechaninių komponentų išsiplėtimą, dėl ko kyla pozicionavimo neapibrėžtumai ir prisidedama prie persidengimo klaidų.

Kokie yra 1000 taškų tikslumo kompensavimo pranašumai?

1000 taškų tikslumo kompensavimas leidžia ištaisyti vietines deformacijas, kurias tradiciniai lygiavimo metodai nepastebi, taip žymiai sumažinant padėties klaidą.