اندازه‌گیری مطلق رادیومتری نه تنها برای توسعه فرآیندهای لیتوگرافی و آزمایش‌های پذیرش ابزار، بلکه برای درک کمی فرآیندهای تولید نور EUV نیز مهم است. مدل‌سازی پیش‌بینی این فرآیند از توسعه خود ابزارهای EUV عقب مانده است. بهبود دقت مدل به داده های تجربی دقیق برای ورودی ها و خروجی های مدل نیاز دارد. در زمینه تولید نور صنعتی EUV، توسعه ابزارهای اندازه گیری تشعشع جدید مخصوص لیزرهای مادون قرمز و نور 13.5 نانومتری چنین داده هایی را فراهم می کند.

همکاری صنعتی وجود ندارد زیرا ابزارهای لیتوگرافی صنعتی مورد بحث در اینجا تنها ابزارهایی هستند که قادر به تولید مقادیر نوری هستند که این آشکارسازها برای اندازه گیری طراحی شده اند. با توجه به تعداد ویژگی های معنوی مرتبط با این ابزارها، همکاری نمایندگان دولت و صنعت بسیار مهم است. بحث‌های اولیه در جلسات گروه کاری نشان می‌دهد که صنعت مایل به بحث در مورد جزئیات مربوطه بدون حفاظت از توافقنامه محرمانه نیست.

2.3 فیزیک پلاسما و مدل سازی: برهمکنش های نور-ماده

EUVL از فوتون های 13.5 نانومتری برای تولید مدارهای مجتمع استفاده می کند. منبع اصلی این نور یک پلاسمای قلع بسیار داغ است که توسط لیزرهای قدرتمند تولید می شود. پارامترهای لیزر برای تولید یون‌های قلع تنظیم می‌شوند که عمدتاً نزدیک به 13.5 نانومتر ساطع می‌کنند (مانند Sn10+-Sn15+). در حالی که بیشتر خواص پلاسما در آزمایش های متعدد مورد بررسی قرار گرفته است، پشتیبانی نظری قابل اعتماد و کارآمد برای توسعه منابع پلاسمای قلع بهتر بسیار مهم است. بحث‌های مربوط به فیزیک پلاسما، از جمله چندین ارائه در طول جلسات گروه کاری، در یک بخش از گزارش ادغام شده‌اند. این بخش بر روی فیزیک پلاسما، وضعیت فعلی فناوری و نیازهای صنعت ایالات متحده و محققان NIST برای پیشرفت در این زمینه تمرکز دارد.

محاسبات پیشرفته تابش نور از پلاسمای قلع تولید شده با لیزر معمولاً با استفاده از کدهای برخورد تابشی در مقیاس بزرگ (CR) انجام می شود که تلاش می کند مهم ترین فرآیندهای فیزیکی منجر به انتشار فوتون را توضیح دهد. اینها شامل برانگیختگی برخورد الکترون، تحریک زدایی و یونیزاسیون، تابشی، نوترکیب دو الکترون و سه بدنه، و اتویونیزاسیون و غیره است. علاوه بر این، انتقال تشعشع و کدورت و همچنین مدل‌سازی هیدرودینامیک تشعشع ممکن است ضروری باشد.

مدل‌سازی پلاسما نیز به دلیل کمبود اطلاعات در مورد مکانیسم‌های فیزیکی اساسی که از تعاملات مواد پشتیبانی می‌کنند، محدود می‌شود. این می‌تواند منجر به پیشرفت تدریجی و نه تغییردهنده در مهندسی پلاسما برای پشتیبانی از تولید با حجم بالا شود. همکاری‌های آزمایشگاهی صنعت و دولت در تلاش برای درک و کنترل فرآیندهای پلاسما بوده و موفقیت‌های خود را گزارش کرده‌اند. کارشناسان شبیه‌سازی صنعت همچنین اشاره می‌کنند که چگونه شبیه‌سازی‌های پیچیده چندین حوزه فیزیکی را در مقیاس‌های زمانی مختلف در بر می‌گیرند.

مدل‌سازی پلاسما در وضعیت سؤالات حل‌نشده در مورد عملی بودن آن در هدایت تلاش‌های مهندسی برای بهبود تولید و کارایی نور EUV وجود دارد. برای مثال، مدل‌سازی فوتون‌های خارج از باند و همچنین انتشار یون‌ها و الکترون‌ها می‌تواند بینش‌های پیش‌بینی‌کننده‌ای را ارائه دهد که کارایی تولید تراشه را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. یکی دیگر از زمینه های مورد علاقه، برهمکنش های فوتون، الکترون و شیمیایی در مقاومت EUV است که یک علاقه تحقیقاتی مداوم در صنعت EUVL است. بنابراین، مدل‌سازی فیزیک پلاسما به اجزای نوری EUV نیز مرتبط است. وسایل و مواد نوری EUV در بخش (2.4) زیر پوشش داده شده است.

در سه سال گذشته، جامعه مدل‌سازی EUVL با سازمان‌دهی کارگاه‌های مقایسه کد EUVL، یک برنامه اعتبارسنجی و محک زدن طولانی‌مدت برای کدهای CR را آغاز کرده است. این رویکرد بر اساس مجموعه کارگاه های مقایسه کد غیر LTE که توسط گروه طیف سنجی اتمی NIST (ASG) برای بیش از 25 سال سازماندهی شده است، مدل سازی شده است. به این ترتیب، گروه طیف‌سنجی اتمی NIST (ASG) وظیفه توسعه یک پایگاه داده EUVL جدید و یک ابزار مقایسه مدرن برای مقایسه هوشمند کدهای CR برای EUVL را بر عهده دارد. تا کنون، کار توصیف شده بدون حمایت مالی مستقیم با موفقیت انجام شده است و شرکت کنندگان در دو کارگاه اخیر EUVL از پایگاه داده و رابط کاربری برای مقایسه بسته های نرم افزاری خود استفاده کرده اند. با این وجود، کارگاه های آینده برای تجزیه و تحلیل پارامترهای فیزیکی جدید که نیاز به تغییرات گسترده در پایگاه داده و رابط کاربری دارند در نظر گرفته شده است. بنابراین، برای نشان دادن تعهد بلندمدت طی چندین سال برای حمایت از توسعه این زمینه تحقیقاتی، بودجه پایدار مورد نیاز است.

یکی از جهت‌گیری‌های آینده گزارش‌شده توسط محققان NIST، مطالعه طرح‌های طول موج کوتاه‌تر بر اساس در دسترس بودن بازتابنده‌های چند لایه است. این فوتون‌هایی با طول موج‌های کوتاه‌تر از فوتون‌هایی تولید می‌کند که توسط عناصر سنگین‌تر فراتر از قلع در حالت‌های یونیزاسیون بالاتر (به اصطلاح «فراتر از EUV») تولید می‌شوند. متأسفانه، جامعه تحقیقاتی گسترده تر، فاقد دانش کافی از طیف عناصر با Z بالا با یونیزاسیون 20+ برابر است. گروه طیف‌سنجی اتمی NIST (ASG) دارای قابلیت‌های تجربی و نظری برای ارائه دقیق‌ترین اطلاعات در مورد داده‌های طیف‌سنجی برای منابع پلاسمایی آینده به جامعه EUVL است. برای این منظور، NIST Electron Beam Ion Trap (EBIT) نه تنها می تواند یون هایی با بارهای تا 70+ تولید کند، بلکه می تواند دقیق ترین و دقیق ترین طیف ها را در EUV و طیف های نرم در این محدوده ثبت کند. تیم NIST ASG همچنین از روش‌ها و کدهای اتمی پیشرفته برای محاسبات طیفی در مقیاس بزرگ با دقت بالا استفاده می‌کند. قابلیت های اثبات شده باید تقاضا برای داده های دقیق در مورد منابع پلاسما آینده برای EUVL را برآورده کند. لازم به ذکر است که وقتی نمایندگان صنعت در مورد منابع آینده EUV مطلع شدند، اظهار داشتند که هیچ برنامه عمومی برای استفاده از موادی غیر از قلع به عنوان منبع در کوتاه مدت وجود ندارد.

به طور خلاصه، سهامداران صنعت می‌خواهند پلاسمای قلع را مدل‌سازی کنند و کاری که توسط NIST انجام می‌شود می‌تواند از تلاش‌های بیشتری پشتیبانی کند، اما نیاز به سرمایه‌گذاری دارد. علاوه بر این، مهندسان و دانشمندان طراح، ادغام چنین کدهایی را در نرم افزار تجاری برای بهینه سازی ظرفیت تولید تراشه EUV ارزشمند می دانند. بحث‌ها در جلسه کارگروه فنی بود، اما نحوه ادغام چنین کدهایی با شرکای تجاری برای اطمینان از منافع شرکت‌های آمریکایی نیز مورد بحث قرار گرفت. در نهایت، مدل‌سازی پلاسما و برهم‌کنش‌ها می‌تواند به کاهش تأثیر منفی زباله‌ها بر اجزای EUVL کمک کند، که در بخش 2.4.2 مورد بحث قرار خواهد گرفت. 

2.4 خصوصیات اجزای در تعامل با EUV

این بخش دو جزء از اسکنرهای EUVL را پوشش می‌دهد که با نور EUV تعامل دارند: (1) مقاوم در برابر نور و (2) آینه‌های مجموعه. شرکت کنندگان در صنعت گروه کاری یک موضوع کلی را در مورد الزامات تولید با حجم بالا (HVM) مطرح کردند. به طور خاص، علاقه HVM عمدتاً بر افزایش بازده و توان تراشه های تولید شده با استفاده از EUVL متمرکز است. راه‌حل‌های اندازه‌شناسی بالقوه موجود در حال حاضر برای NIST در بخش 2 مورد بحث قرار خواهند گرفت.

2.4.1 Photoresist: توضیحات ویژگی پلیمر

پردازش فوتوریست برای صنعت نیمه هادی بسیار مهم است. الگوهای نانومقیاس تولید شده توسط فوتولیتوگرافی برای همه اجزای دستگاه و ساختارهای مرتبط (از کانال‌های ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) گرفته تا اتصالات الکتریکی بین دستگاه‌ها مورد نیاز است. قانون اجاره بیان می کند که تعداد پایانه ها یا اتصالات با تعداد بلوک ها یا گیت های منطقی افزایش می یابد. این مربوط به سطح واحد است، در حالی که واحدهای استاندارد کوچک می شوند، بنابراین اتصالات به واحدها نیز انجام می شود. این مفهوم در شکل 8 نشان داده شده است.

شرکت کنندگان در صنعت بر نیاز به کاهش فعال فاصله با استفاده از معماری باتری جدید و مواد جدید دستگاه تاکید می کنند. در این کنفرانس همچنین دشواری دستیابی به تولید با حجم بالا (HVM) ساختارها و مواد واحد جدید مورد بحث قرار گرفت که بازدهی یک مسئله اصلی است. به عنوان مثال، با توجه به 10^10 نقطه تماس در هر تراشه و بازده قالب Yd = قالب خوب / قالب کل، حداقل باید 99٪ به دست آید. در یک سیستم، نسل سوم پردازنده Intel Core (چهار هسته ای) دارای 1.48 میلیارد ترانزیستور است. اگر بازدهی 99% وجود داشته باشد، 1.48 میلیون ترانزیستور معیوب خواهند بود - هدف، بازدهی 99.99996% یا 6 سیگما (6A) است. عملکرد باید بسیار خوب باشد و به کنترل فرآیند و نقص بستگی دارد. اگر بازده کافی باشد، هزینه تولید تراشه های EUV بر اساس بهره وری (بازده) تعیین می شود. به عبارت دیگر، وضوح زیر و بم بهتر برای HVM لازم است اما کافی نیست.

ادامه دارد...