Résultats expérimentaux à 5 ke

Dans cette section, on a réalis l e positio des otifs o sid s précédemment sur notre si e d tude di e te e t d pos e su l e pile e t de “iA‘C/“oC. Pour ce faire, on a exposé des plages de doses pour chacun des motifs considérés. Cependant, dans le cas du MAPPER Asterix, le nombre de doses différentes exposées par motifs est largement réduit (6 à 8 doses exposées selon les cas) comparé à des expositions réalisées avec le Vistec SB3054.

En effet, le nombre restreint 252 motifs écrits par chaque faisceau du MAPPER Asterix et leur très petite taille (3*3µm) oblige à exposer de nombreux motifs à la même dose afin de pouvoir ensuite g e suffisa e t d i ages CD-SEM à une dose donnée pour établir finalement une mesure sans bruit de LWR et la PSD associée. De plus, compte-tenu des p o l es de ep odu ti ilit d u e exposition à une autre (en dose et LWR) présentés à la fi du hapit e II, il a do t diffi ile d o te i exactement le CD de 32nm. Conséquemment, les résultats de LWR présentés dans cette section auront été mesurés dans les cas de biais -50% et -75% sur des lignes de CD légèrement plus grands et extérieurs à la zone de CDvisé plus ou moins 10 pourcents. On a néanmoins obtenu dans ces cas-ci les

aleu s de la D “ et d EL do t l e eu su la aleu est i f ieu e à 20%.

a) Evolution du CD en fonction de la dose et latitude en énergie

De façon analogue à la section 2.2.1, o o tie t l EL g â e à l olutio du CD e fo tio de la dose. Le tableau III.9 regroupe les valeurs expérimentales de D2S (pour obtenir un CD de 32nm), les D2S relatives et les EL obtenues lors de ces lithographies. Dans les cas de biais à -50 et -75%, les D2S sont obtenues par extrapolation.

25 50 75 100 125 150 24 28 32 36 40 44 48 32nmhp non-biaisé 32nmhp biais -25% 32nmhp biais -50% 32nmhp biais -75%

CD (nm)

Fig. III.22 : E olutio du CD de lig e e fo tio de la dose d e positio pour les différents cas de biais

Tableau III.9 : D2S, D2S relative et EL obtenues avec les données expérimentales

D2S (µC/cm²) D2S relative EL+-10% (%) Cas 32nmhp – non-biaisé 29.0 ± 1.6 1.0 15.9 ± 3.2 32nmhp – biais -25% 41.0 ± 2.7 1.4 18.7 ± 1.4 32nmhp – biais -50% 65.5 ± 4.5 2.3 23.2 ± 5.9 32nmhp – biais -75% 142.0 ± 5.1 4.9 24.1 ± 4.5

D ap s le ta leau III. , l utilisatio de la st at gie de iais gatif i pli ue u e aug e tatio de la D2S à 41, 65.5 et 142 µC/cm² (pour les cas de biais de -25%, -50% et -75% respectivement) contrairement aux 29 µC.cm-_{² obtenus avec le cas standard. Cette augmentation relative de la dose}

expérimentale requise est très proche des valeurs obtenues par simulation (rappel : respectivement 1.4, 2.2 et 4.5 . Cela o fo te la o ustesse du od le de si ulatio pou u d pôt d e gie alis par un faisceau de type gaussien.

Co f o tatio des sultats de si ulatio et e p i e tau e ati e d EL

De manière analogue à la section 2.2.2 de ce chapitre, il est i t essa t de oi s il o peut a o de le od le de si ulatio a e l e p i e tatio e ati e d EL. Pou ela, aliso s la g essio li ai e des aleu s d EL o te ues e p i e tale e t e fo tio des aleu s de NIL“ obtenues en simulation (figure III.23)

1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 EL (%) NILS EL(%)= f(NILS) Régression Linéaire y = 7.32x + 1.53 R²=0.98

Fig. III.23 : E olutio de l EL e fo tio du NIL“ et la g essio li ai e asso i e dans le cas du MAPPER Asterix

De la e faço ue pou les si ulatio s à keV, les aleu s d EL se le t olue linéairement avec le NILS. L e eu su la pe te et l o do e à l o igi e de la g essio so t espe ti e e t de . et . . E les p e a t e o pte, o peut oi ue l o est pas si loig des atte tes ue l o peut a oi pou e ge e de ou e à sa oi a oi u e o do e à l o igi e inférieure à 0. Compte tenu des coefficients de la régression, il se peut ue l olutio li ai e soit plus cohérente dans ce cas plutôt que dans celui de la section 2.2.2. Il faudrait idéalement compléter ce travail en réalisant plus de points à des biais intermédiaires.

c) Evolution de la rugosité de ligne

Contrairement aux résultats présentés avec le Vistec SB3054 de la section 2.2.2 où l o p se tait l olutio de LW‘ au sei de ha ue as de iais e fo tio de la dose, les résultats de LWR avec le MAPPER Asterix seront uniquement présentés comme le LWR des motifs ayant le CD le plus proche de 32nm obtenus pour chacun des cas de biais. Le tableau III.10 montre les images CDSEM réalisées pour les 4 cas de biais ave leu s doses d e positio , les valeurs de LWR associées et la réduction effective de LWR mesurée.

L utilisatio du iais gatif o e st at gie d itu e de otifs isa t à ep odui e des L/“ hp a e l outil MAPPE‘ Aste i pe et e effet de dui e le LWR de nos motifs après révélation. On peut cependant noter que la réduction de LWR est quasi inexistante avec le premier cas de biais à -25%, ce qui est surprenant compte-te u de l a lio atio du NIL“ o se e si ulatio , a oi s il est possible que le NILS réel sur plaque soit plus bas que celui simulé et que la composante de rugosité relative à celui- i ait pas a i sig ifi ati e e t. Les as sui a t de iais gatifs -50% et -75%, eux, permettent une réduction de LWR de respectivement 21% et de 31%. La figure III.24 quant à elle représente les PSD de LWR associées aux cas du tableau III.10.

Tableau III.10 : LWR et réduction de LWR en fonction du biais pour des motifs Cas 32nmhp - non biaisé 32nmhp - biais

-25% 32nmhp - biais -50% 32nmhp - biais -75% Image CD = 31.5 CD = 31.8 CD = 34.8 CD = 39.8 Dose 29 µC/cm² 41µC/cm² 63µC/cm² 110µC/cm² LWR 4.6nm 4.5nm 3.6nm 3.1nm Baisse LWR 2.2% 20.8% 31.4%

0.01

0.1

1

10

100

P

S

D

(

nm

)

Nombre d'onde k

(nm

)

1000

100

10

LWR = 3.1 nm

LWR = 3.6 nm

LWR = 4.5 nm

LWR = 4.6 nm

Période Spatiale (nm)

Fig. III.24 : PSD de LWR associées aux 4 cas de biais de motifs L/S 32nmhp

L o se atio des P“D de LW‘ pe et de o state ue le iais gatif pe et de dui e le LW‘ su toute la ga e spe t ale d tude et de faço plus p o o e da s le do ai e des co posa tes asses f ue es. O peut gale e t oi d ap s es P“D de LW‘ u il e iste u e « remontée » des aleu s de la P“D pou les p iodes spatiales les plus g a des > . C est assez su p e a t puis ue da s le as du MAPPE‘ Aste i il a ormalement pas de raccords de zones d e positio a e u e p iode spatiale de et o d e de g a deu , o t ai e e t au Viste “B . O peut rappeler, dans le cas du MAPPER Asterix que le faisceau dépose des électrons tous les 4 nanomètres. Les phénomènes de raccord devraient être masqués puisque la taille du faisceau est bien plus g a de ue le pas d itu e. N a oi s, le MAPPER Asterix est un prototype et souffre de fortes

vibrations mécaniques dans toutes les directions (XYZ) au niveau du portoir de la plaque. Des mesures de i atio s a i ues so t alis es pa l uipe e tie à ha ue e positio , u e e ple d olutio u ulati e des e eu s de positio e e t e fo tio de la f ue e est do e figu e III. pou les a es d u ep e o tho o mé.

Fig. III.25 : Erreur de position cumulative du support de la plaque en fonction de la fréquence pour les axes XYZ.

Ces phénomènes vibrationnels nous avaient déjà fait choisir de lithographier nos motifs de lignes dans le sens pour lequel les vibratio s so t les plus fo tes afi de li ite l i e titude de positio e e t da s le se s o thogo al au lig es et do de li ite l i flue e su le LW‘/LE‘. Ils sont supposés provenir des systèmes de pompages associés au prototype MAPPER Asterix et présentent des vibrations prononcées vers 8-10 Hz et 30 à 40 Hz. Au final, ces phénomènes vibrationnels impliquent des déplacements de plusieurs nanomètres voire de la dizaine de nanomètres dans le sens orthogonal aux lignes et sont encore plus prononcés dans le sens des lignes. Compte tenu de l itu e t s apide des otifs, il faut ifie si es ph o es i atio els a i ues peu e t e tuelle e t i pa te ot e lithog aphie. La o aissa e des o ditio s d itu e de os otifs, est-à-dire : du coura t du fais eau ≈ pA , du pas d itu e , de l o d e d itu e des pi els d u e lig e et de la dose pe et de d te i e la l it appa e te du fais eau da s la direction de la ligne. Ainsi on peut faire correspondre à des périodes spatiales que l o et ou e da s nos PSD des fréquences correspondantes au balayage du faisceau (cf. tableau III.11).

Tableau III.11 : Co espo da e p iode spatiale d u otif – fréquence vibrationnel du support

Motif Dose Célérité du faisceau (sens de la longueur de la ligne) Période spatiale de la PSD Correspondance fréquentielle 32nmhp sans biais (8 pixels de large) 29 µC/cm² 1419 µm/s 2152 - 500 nm 660 -2650 Hz 32nmhp -75% biais (2 pixels de large) 110 µC/cm² 2297 µm/s 2152 - 500 nm 1067 – 4270 Hz

Les correspondances en fréquences des vibrations mécaniques ainsi obtenues sont suffisamment le es pou ue l itu e d u e seule lig e i duise pas u e d fo atio a a t isti ue des lig es pou les p iodes spatiales d tude u pi da s les P“D , a oi s o e l o it e i o couples espaces/lignes (extension spatiale du motif divisé par le pas de répétition), il est possible que les vibrations mécaniques induisent un dépôt de dose parasite à longue distance (un flou) et déforment nos PSD.

Ces ph o es i atio els so t d auta t plus isi les ue la l it du fais eau est fai le. Lo s de l utilisatio de la te h i ue de d te i atio e p i e tale des P“F de ‘io, o peut o se e pou les plus fo tes doses d e positio de l o d e de µC/ ² u ph o e d i e sio de pola it au niveau de la zone exposée par le balayage direct du faisceau (la résine initialement positive est

ti ul e g â e à la g a de ua tit d le t o s d pos s, f. figu e III. .

,

Fig. III.26 : Image CD-“EM d u otif de lig e e pos à des doses e t es > µC/ ² la si e d tude oit sa tonalité inversée et réticule dans la zone directe du balayage du faisceau. A environ 300 nm on obtient un bord de résine

ui sulte de l e positio du fil pa les le t o s t odiffus s

Pou les plus fo tes doses d e positio , o peut ote la p se e de d fo atio s e fo e de ague pou la lig e e t ale. L tude du LW‘ et LE‘ de ces lignes de tonalité inversée, notamment de l a o d de la esu e des i atio s a i ues du apteu utilis pa MAPPE‘ et elle o te ue e a al sa t le LE‘ fait l o jet d u a ti le à pa aît e.

Fi ale e t, o peut gale e t ega de l olutio du LER gauche et droit, du coefficient de corrélation et du bruit grenaille en fonction du biais négatif (tableau III.12)

Tableau III.12: LER gauche et droit et coefficient de corrélation pour chaque cas de biais

Cas 32nmhp - non biaisé 32nmhp - biais -25% 32nmhp - biais -50% 32nmhp - biais -75% LERgauche 3.3 nm 3.2 nm 2.6 nm 2.3 nm LERdroit 3.2 nm 3.1 nm 2.6 nm 2.3 nm

Corrélation des bords 0.8 % -0.9 % 2.4 % 3.6 %

Bruit grenaille 5 keV

(4*4 nm) 18.6 % 15.6 % 12.4 % 9.5 %

Bruit grenaille 5 kev

(1*5 nm) 33.2 % 28.0 % 22.2 % 17.1 %

Bruit grenaille 50 keV

(1*5 nm) (cf. 2.2.2) 12.0 % 10.4 % 8.6 % 6.4 %

Les données du tableau III.12 montre que dans le cas du MAPPER Asterix, les bords des lignes este t o o l s a e l utilisatio du iais gatif. Cette o -corrélation suppose que les phénomènes aléatoires prévalent même en augmentant largement la dose d e positio . Il se peut

gale e t ue la faço d i e les otifs joue gale e t su la o -corrélation des bords. Avec le MAPPER Asterix on dépose de la dose tous les 4 nanomètres et il faut un très grand nombre de tirs pour réaliser une ligne alors qu a e le Viste u seul ti pe et de alise u otif de g a des dimensions.

Le bruit grenaille pour un pixel de 4 par 4 nanomètres à 5 keV est assez fort. “ il o le a e à u pi el d e positio de pa a o t es pou o pa e au as à l e gie de 50 keV, celui-ci aug e te et de ie t p es ue fois plus i po ta t à keV u à keV. Néanmoins, des valeurs similaires de LWR à 5 et 50 keV ont été obtenues.

d) Conclusion sur le biais à l e gie d a l atio de 5 keV avec le MAPPER Asterix

Comme a e l outil Viste “B , l utilisatio de otifs iais s gati e e t pe et d aug e te la sta ilit du p o d et de di i ue le LW‘ au d t i e t de la dose d e positio et do du te ps d itu e. Da s le as du MAPPE‘ Aste i passe d u as sa s biais aux cas - 25%, - 50% et -75% diminue le nombre de pixels écrits par respectivement 1/4, 1/2 et 3/4. Le temps d e positio peut t e al ul e supposa t ue le te ps de late e e t e l itu e de pi els successifs est constant quel que soit le biais utilis , ai si o peut o sid e ue l o o tie t le te ps elatif d e positio des as a e iais pa la ultipli atio de la dose elati e pa le o e elatif de pi els d e positio . O t ou e pou les as de iais -25%, -50% et -75% respectivement 1.4*0.75 = 1.05, . * . = . et . * . = . . Au fi al o s ape çoit ue le te ps d e positio est elati e e t peu augmenté.