Détermination d’un critère d’impression de défauts à partir d’un modèle 3D

Nous nous proposons dans cette partie de présenter des résultats de simulations obtenues à partir d’un modèle géométrique de défauts en trois dimensions (ponctuel). Le modèle est basé sur une croissance sphérique identique au cas du modèle 2D. En se basant sur ce modèle, il est possible qualitativement de déterminer la manière dont un défaut va s’imprimer. De plus la modélisation 3D permet d’étudier le comportement d’un défaut ponctuel à proximité d’une ligne d’absorbeur.

5.5.1

Cas d’un défaut isolé

On appelle « défaut isolé », tout défaut enterré sous le multicouche se situant dans une zone sans motifs d’absorbeur. Un défaut isolé se caractérise par le fait qu’il n’aura aucun impact sur les lignes de motifs à imprimer, mais va éventuellement s’imprimer dans des zones non désirées.

Afin d’étudier l’effet de ce type de défaut, nous avons réalisé des simulations électromagnétiques rigoureuses à partir d’un modèle géométrique simple basé sur la méthode des parallèles. Nous avons simulé des structures avec deux types de planarisation, une conforme (α = 1) et une planarisante (α = 1,06) ; on peut voir sur la Figure 5.14 une modélisation en deux dimensions illustrant les deux types de planarisation.

a) α = 1 b) α = 1,06

Figure 5.14 – Représentation schématique des modèles géométriques sphériques utilisés ; a) Modèle de

croissance conforme (α = 1) ; b) Mode de croissance atténué (α = 1,06)

Ces simulations ont été effectuées avec une simulation MMFE dans le cas de défaut sphérique (3D) avec des diamètres de défaut natif variant entre 0 et 100 nm [104]. Sur la Figure 5.15, on peut voir la taille de défaut imprimé en se basant sur un seuil d’impression d’intensité I = 0,25 en fonction de la taille initiale du défaut sphérique. L’image aérienne a été calculée pour une ouverture numérique NA égale à 0,3, une cohérence partielle σ égale à 0,7 et un facteur de grandissement de 4x entre le masque et la plaquette.

0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 120 Diamètre du défaut (nm) T a il le i m p ri m é e ( n m ) α = 1,06 α = 1

Figure 5.15 – Taille de défaut imprimé en

fonction de la taille initiale du défaut selon deux cas de planarisation : conformité (α = 1), et atténuation (α = 1,06)

A partir de ces résultats, on constate qu’un défaut inférieur à 10 nm, totalement planarisé ne doit pas laisser de traces dans la résine. Un défaut sphérique de 20 nm de diamètre au niveau du masque, est susceptible de laisser une trace au niveau de la plaquette avec des tailles variant entre 30 nm et 50 nm pour le cas conforme. Malgré le facteur de grandissement de 4x entre le masque et la plaquette, on s’aperçoit en règle générale qu’un défaut de diamètre

d, est susceptible de laisser une trace dans la résine avec une taille égale à d + 30 nm. Ces

tailles de défauts sont tout à fait réalistes dans le cas de la réalisation des empilements [Mo/Si]. Ces résultats montre l’importance de trouver des techniques de fabrication qui permettent de minimiser l’impact de ces défauts.

5.5.2

Cas d’un défaut à proximité d’une ligne d’absorbeur

Nous allons aborder dans ce paragraphe un des points critiques du problème des défauts enterrés dans les masques EUV et qui concerne la modification de la valeur du CD d’une ligne d’absorbeur. Ainsi nous avons simulé l’image aérienne d’un défaut sphérique à proximité d’une ligne d’absorbeur à partir d’un calcul électromagnétique MMFE en 3D. Le défaut est modélisé selon une géométrie sphérique, considérant un diamètre de 10 nm et un coefficient de planarisation α égal à 1, soit un dépôt conforme. Le multicouche est composé d’un empilement de quarante paires successives de [Mo/Si] avec une période de 6,9 nm et un rapport γ égal à 0,4. Dans cet exemple on considère une incidence oblique de 6° sur le masque. A la surface du multicouche nous avons défini une ligne de 100 nm de taille de CD (niveau masque, c’est à dire 25 nm niveau plaquette avec un facteur de grnadissement de 4x). Elle est composée d’une couche tampon de 15 nm de SiO2 et d’un absorbeur de 80 nm de Cr. Sur la Figure 5.16, nous pouvons voir le résultat de cette simulation pour deux positions de défaut par rapport à la ligne d’absorbeur. Dans un premier temps avec un défaut à proximité de la ligne d’absorbeur mais qui peut être encore considéré comme un défaut isolé (cf. Figure 5.16.a), et dans un deuxième temps un défaut assez proche de la ligne d’absorbeur pour entraîner une modification locale de la valeur du CD.

a) b)

Figure 5.16 – Simulation de l’influence d’un défaut sphérique sur une ligne d’absorbeur (d’après

[104]) ; a) Cas d’un défaut à proximité d’une ligne d’absorbeur avec une distance suffisante pour

ne pas influencer la taille de ligne ; b) cas d’un défaut assez proche d’une ligne d’absorbeur et qui

entraîne une modification locale de la taille du CD

La modification de la taille du CD en présence d’un défaut va dépendre de la distance entre ce dernier et la ligne d’absorbeur. Sur la Figure 5.17, on peut voir l’évolution locale de la taille du CD de la ligne d’absorbeur en fonction de la position du défaut. On considère un seuil d’intensité égal à 0.25.

Ainsi, lorsque le défaut est loin de la ligne d’absorbeur il n’y a aucune interaction entre les deux. Dans ce cas le défaut se comporte comme un défaut isolé et il n’y a aucun effet sur la ligne d’absorbeur. Lorsque le défaut se rapproche de l’absorbeur, on commence à avoir interaction entre les deux. Pour ce cas précis, cette interaction apparaît pour une distance égale à 200 nm (au niveau du masque). Par la suite, la valeur du CD imprimé augmente de 40 nm à plus de 60 nm. Lorsque le défaut est parfaitement masqué par la ligne d’absorbeur, la valeur du CD est de l’ordre de 35 nm au lieu de 25 nm.

0 50 100 150 200 250 300 350 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Position du défaut par rapport à l'absorbeur (nm)

C D i m p ri m é ( n m ) α = 1 α = 1.06

Figure 5.17 – Influence d’un défaut sur le CD en

fonction de sa distance par rapport à une ligne d’absorbeur de 100 nm niveau masque (soit 25 nm niveau plaquette) pour une intensité seuil de 0.25

5.6 Conclusion

Lors de cette étude, nous avons réalisé des expositions d’un masque EUV à défauts programmés sur un outil d’insolation EUV, le Micro Exposure Tool (MET) au synchrotron ALS. Les résultats expérimentaux obtenus lors de la campagne d’exposition nous ont permit de définir des critères d’impression des défauts en fonction de leur taille mais également en fonction de leur densité. Nous avons constaté que dans le cas de défaut linéique, seule la perturbation engendrée par le bord des défauts laissait une trace dans la résine. Cela confirme les hypothèses avancées par simulation au cours du chapitre 3 sur les effets de bords. Nous avons ainsi constaté que lorsque la largeur de ligne devenait trop petite devant la chute d’intensité engendrée par les bords, il y avait recouvrement des pics d’intensité et plus qu’une seule ligne imprimée. Dans le cas des défauts ponctuels, nous avons mis en évidence que des défauts enterrés de taille 111, 55 et 23 nm s’imprimaient respectivement avec une taille de l’ordre de 80 nm, 50 nm et 30 nm.

Ces résultats expérimentaux ont pu être confrontés avec des modèles géométriques de croissance de défaut. Nous avons constaté que le modèle trapèze permettait de bien décrire le cas de défaut linéique. En ce qui concerne les défauts ponctuels on s’aperçoit que les modèles géométriques 2D ne permettaient pas d’interpréter de manière correcte le comportement des défauts ponctuels. Pour ce type de défauts il faut s’orienter vers des modèles géoémtriques 3D afin de modéliser au mieux la perturbation au sein du multicouche. Ce résultat montre également l’importance du choix du modèle géométrique sur les résultats obtenus par simulation.

Nous avons également mis en évidence l’influence de la densité sur l’impression des défauts. En effet, un défaut s’imprimera d’autant plus que la densité locale de défaut est faible. Cet effet est engendré par une variation locale du taux de flare qui est modifié en fonction de la densité des motifs. Une confrontation entre les résultats expérimentaux et des résultats simulés nous a permis de confirmer ce lien. En effet lorsque la densité locale diminue, le taux de flare augmente, le contraste de l’image aérienne sera donc plus faible. Ceci a pour conséquence de diminuer la fenêtre de procédé où le défaut est imprimable. Un défaut enterré au sein d’un masque EUV s’imprimera différement selon qu’il est placé dans un environnement de motif dense ou isolé. Ainsi un défaut s’imprimera d’autant plus qu’il est placé à proximité de motifs denses car le taux local de flare diminue dans cette zone.

Par le biais de simulation de défauts sphérique 3D, nous avons également étudié l’influence d’un défaut isolé, ainsi que son impact à proximité d’une ligne d’absorbeur. Dans ce cas la taille du défaut est un paramètre important à prendre en compte, ainsi que la modélisation du procédé de déposition des couches. Selon la technique utilisée, le dépôt de Mo et Si peut avoir un effet plus ou moins lissant. Dans le cas d’un défaut isolé, un défaut de 10 nm de diamètre laisse dans la résine une trace de 20 à 40 nm. La position de ce défaut par rapport à l’absorbeur a également un effet longue distance, en effet un défaut de 10 nm de diamètre peut impacter une ligne d’absorbeur sur une distance de 200 nm.

Dans le cadre d’une simulation de défaut enterré, le choix du modèle géométrique apparaît donc comme critique, car ce choix, s’il est mauvais, peut vite conduire à des résultats aberrants. On rejoint ici l’aspect abordé sur les différentes méthodes de calcul au début du chapitre 3. Il apparaît primordial de connaître les limitations du code de calcul que l’on utilise, ainsi que le modèle de croissance géométrique des défauts. Cela passe par la compréhension des modes de croissance des défauts dans les multicouches [Mo/Si].

CHAPITRE 6