2.5 EUV به عنوان یک ابزار تحلیلی

در جلسه گروه کاری، محققان NIST سه موضوع اصلی مربوط به استفاده از EUV به عنوان یک ابزار تحلیلی برای کمک به صنعت تولید نیمه هادی را مورد بحث قرار دادند. سه روش برای استفاده از نور EUV به عنوان یک تکنیک تحلیلی عبارتند از: (1) تولید هارمونیک بالا (HHG)، (2) تشعشع سنکروترون، و (3) توموگرافی پروب اتمی. تولید هارمونیک بالا ردپای فشرده ای را ارائه می دهد که امکان استقرار در تأسیسات تحقیقاتی و تولیدی با دسترسی مداوم به ابعاد، مواد و ویژگی های دینامیکی دستگاه های میکروالکترونیکی زیر نانومتری عمیق را فراهم می کند که معمولاً با استفاده از منابع تشعشع سنکروترون مورد مطالعه قرار می گیرند. منابع تشعشع سنکروترون امکان مطالعه جنبه‌های مختلف EUVL را فراهم می‌کنند و قابلیت‌های بیشتری را برای مطالعه تخریب آینه‌های کلکتور فراهم می‌کنند. توموگرافی کاوشگر اتمی تنها تکنیکی است که می تواند نقشه برداری شیمیایی سه بعدی را در سطح اتمی با وضوح ایزوتوپی زیر نانومتری برای هر عنصری در جدول تناوبی ارائه دهد که می تواند برای مطالعه مقاومت نوری EUV استفاده شود.

صنعت بازخورد ارزشمندی در مورد استفاده بالقوه این ابزارها در کمک به تولید EUVL ارائه کرده است. کمیته حقوقی NIST باید اقدام پیشگیرانه ای برای ایجاد راه حل هایی برای پاسخگویی به درخواست های همکاران بالقوه برای موافقت نامه های عدم افشا (NDAs) انجام دهد، در حالی که الزامات قانونی و اداری منحصر به فرد ناشی از استخدام فدرال را برآورده می کند، و صراحتاً خود یا سازمانشان را از پیروی از هرگونه قرارداد خارجی منع می کند. .

2.5.1 تولید هارمونیک بالا (HHG)

همانطور که EUVL لیتوگرافی را به رژیم مقیاس زیر نانومتری عمیق تر می کند، صنعت میکروالکترونیک خواستار تکنیک های اندازه گیری و اندازه شناسی جدید است. در NIST، پروژه‌ای در حال انجام است که از طول موج کوتاه EUV برای بررسی ابعاد، مواد و ویژگی‌های دینامیکی دستگاه‌های میکروالکترونیک در مقیاس زیر نانومتری عمیق استفاده می‌کند. منبع نور با تولید هارمونیک بالا (HHG) NIST یک منبع باند پهن (گسترش انرژی فوتون 20-100 eV)، فوق سریع (20 پالس فمتوثانیه) و منسجم (شبیه لیزر) است. پوشش طیف گسترده دسترسی به انتقال سطح هسته در بسیاری از مواد مرتبط برای اندازه گیری دستگاه های میکروالکترونیکی و لایه های خاص را فراهم می کند، همانطور که در شکل 13 نشان داده شده است. چنین اندازه گیری ها معمولاً با استفاده از منابع تشعشع سنکروترون انجام می شوند. با این حال، ردپای فشرده منابع HHG امکان استقرار در تأسیسات تحقیقاتی و تولیدی با دسترسی مداوم را فراهم می‌کند. شکل 14 عکسی از سیستم فعلی را نشان می دهد که در آزمایشگاه اندازه گیری فیزیکی NIST (PML) کار می کند، که در فضای آزمایشگاهی معمولی قرار می گیرد.

شکل 13 طیف انرژی خروجی فوتون منبع تولید هارمونیک بالا (HHG) NIST و موقعیت چندین انتقال سطح هسته اتمی در مواد مربوطه را نشان می دهد.

شکل 14. عکس منبع HHG واقع در NIST و ابزار دقیق همراه آن.

عرض پالس کوتاه اندازه گیری دینامیکی چرخش و انتقال حرارتی را امکان پذیر می کند. یکی از موفقیت‌های اخیر توسعه یک مولد فرکانس شانه‌سازی با پالس‌های EUV، با لرزش بهتر از دو پیکو ثانیه است. شکل 15 این همگام سازی را با سیگنال 40 گیگاهرتز نشان می دهد. این بهبود تقریباً یک مرتبه بزرگی در مقایسه با آنچه می‌توان در یک شتاب‌دهنده سنکروترون به دست آورد، به ما امکان می‌دهد تا اندازه‌گیری‌هایی را در فرکانس‌های کاری دستگاه‌های میکروالکترونیک انجام دهیم. این امکان اندازه گیری بلادرنگ جریان گرما و انتقال چرخش در داخل و خارج دستگاه های کاربردی را فراهم می کند.

شکل 15. سیگنال 40 گیگاهرتز در اسیلوسکوپ نمونه برداری. پالس راه انداز (به رنگ قرمز) از پالس های استفاده شده در سیستم تولید هارمونیک بالا مشتق شده است که به طور مستقیم هماهنگ سازی بین هارمونیک های بالا و سیگنال 40 گیگاهرتز را نشان می دهد.

در نهایت، انسجام نور، تکنیک‌های تصویربرداری بدون عدسی مانند تصویربرداری پراش منسجم، پتیکوگرافی و هولوگرافی را ممکن می‌سازد، که می‌تواند وضوح فضایی را در طول موج‌های EUV ارائه دهد. این قابلیت به NIST اجازه می دهد تا مستقیماً از دستگاه های کاربردی تصویربرداری کند، اگرچه این کار در NIST تکمیل نشده است. شکل 16 نتیجه ترکیب پتیکوگرافی با بازتاب سنجی برای اندازه گیری توزیع فضایی جانبی مواد ناخالص در سیلیکون را نشان می دهد. این رویکرد ارزیابی غیر مخرب رابط ها و توزیع های ناخالص در میکروالکترونیک را امکان پذیر می کند.

شکل 16. نمونه ای از توصیف سه بعدی توزیع ناخالص در مقیاس نانو با استفاده از ترکیبی از بازتاب سنجی و پتیکوگرافی. منبع: Tanksalvala.

در جلسه کارگروه، نمایندگان صنعت ذکر کردند که چگونه تجزیه و تحلیل اجزای نیمه هادی روی ویفرها برای شناسایی عیوب می تواند مفید باشد. به طور مشخص، گولانی و همکاران. نشان داد که چگونه شبیه‌سازی برهمکنش‌های ساختار نور از شبیه‌سازی نوری در یک شبیه‌سازی سیستماتیک امکان آزمایش بسیاری از پیکربندی‌های نوری را در مدت زمان نسبتاً کوتاهی در طول پس‌پردازش فراهم می‌کند. گولانی و همکاران شبیه سازی با استفاده از حل کننده تجاری Ansys انجام شد و یک دوقلو دیجیتال قدرتمند را نشان داد.

ادامه دارد...