2.5 EUV ככלי אנליטי

בפגישת קבוצת העבודה, חוקרים מ-NIST דנו בשלושה נושאים עיקריים הקשורים לשימוש ב-EUV ככלי אנליטי כדי לסייע לתעשיית ייצור המוליכים למחצה. שלוש השיטות לניצול אור EUV כטכניקה אנליטית הן: (1) יצירת הרמונית גבוהה (HHG), (2) קרינת סינכרוטרונים ו-(3) טומוגרפיה של בדיקה אטומית. יצירת הרמונית גבוהה מציעה טביעת רגל קומפקטית, המאפשרת פריסה במתקני מחקר וייצור עם גישה רציפה לממדים, חומרים ומאפיינים דינמיים של התקנים מיקרו-אלקטרוניים עמוקים ברמת תת-ננומטר, אשר נחקרים בדרך כלל באמצעות מקורות קרינה סינכרוטרוניים. מקורות קרינה סינכרוטרוניים מאפשרים לימוד היבטים שונים של EUVL ומספקים יכולות נוספות לחקר השפלה של מראות קולט. טומוגרפיה של בדיקה אטומית היא הטכניקה היחידה שיכולה לספק מיפוי כימי תלת-ממדי ברמה האטומית עם רזולוציה איזוטופית תת-ננומטרית עבור כל אלמנט בטבלה המחזורית, אשר ניתן להשתמש בה לחקר הפוטו-רזיסטים של EUV.

התעשייה סיפקה משוב רב ערך על השימושים הפוטנציאליים של כלים אלה בסיוע לייצור EUVL. הוועדה המשפטית של NIST חייבת לנקוט בפעולה יזומה כדי לפתח פתרונות כדי לענות על בקשות של משתפי פעולה פוטנציאליים להסכמי סודיות (NDA) תוך מילוי הדרישות המשפטיות והמנהליות הייחודיות הנובעות מהעסקה פדרלית, ואוסרות במפורש על עצמם או על הארגון שלהם לציית לכל חוזים חיצוניים .

2.5.1 יצירת הרמונית גבוהה (HHG)

בעוד EUVL דוחף את הליטוגרפיה הלאה לתוך משטר קנה המידה העמוק של תת-ננומטר, תעשיית המיקרו-אלקטרוניקה קוראת לטכניקות מדידה ומטרולוגיה חדשות. ב-NIST, קיים פרויקט מתמשך המנצל את אורך הגל הקצר של EUV לבדיקת מימדים, חומרים ומאפיינים דינמיים של מכשירים מיקרואלקטרוניים בקנה מידה עמוק של תת-ננומטר. מקור האור של יצירת הרמונית גבוהה (HHG) של NIST הוא פס רחב (המתפרש על 20-100 eV אנרגיות פוטון), מהיר במיוחד (20 פעימות פמט שניות) ומקור קוהרנטי (כמו לייזר). הכיסוי הספקטרלי הרחב מאפשר גישה למעברים ברמת הליבה בחומרים רלוונטיים רבים למדידות של מכשירים מיקרואלקטרוניים ושכבות ספציפיות, כפי שמוצג באיור 13. מדידות כאלה מבוצעות בדרך כלל באמצעות מקורות קרינה סינכרוטרוניים. עם זאת, טביעת הרגל הקומפקטית של מקורות HHG מאפשרת פריסה במתקני מחקר וייצור עם גישה רציפה. איור 14 מציג תצלום של המערכת הנוכחית הפועלת במעבדת המדידה הפיזית של NIST (PML), אשר מתאימה לחלל מעבדה טיפוסי.

איור 13 מציג את ספקטרום הפלט של אנרגיית הפוטונים של מקור NIST יצירת הרמונית גבוהה (HHG) ואת המיקומים של מספר מעברים ברמת הליבה האטומית בחומרים רלוונטיים.

איור 14. צילום של מקור ה-HHG שנמצא ב-NIST והמכשור הנלווה.

רוחב הפולסים הקצר מאפשר מדידות דינמיות של ספין והובלה תרמית. אחת ההצלחה האחרונה היא פיתוח של מחולל מסרק תדרים המסונכרן עם פולסי EUV, עם ריצוד טוב יותר משתי פיקושניות. איור 15 מדגים סנכרון זה עם אות 40 GHz. מדובר בשיפור של בערך סדר גודל אחד בהשוואה למה שניתן להשיג במאיץ סינכרוטרון, המאפשר לנו לבצע מדידות בתדרי הפעולה של מכשירים מיקרואלקטרוניים. זה מאפשר מדידות בזמן אמת של זרימת חום והובלת ספין בתוך ומחוץ להתקנים פונקציונליים.

איור 15. אות 40 GHz על אוסילוסקופ הדגימה. הפולס המפעיל (באדום) נגזר מהפולסים המשמשים במערכת יצירת הרמונית גבוהה, המדגימים ישירות את הסנכרון בין ההרמוניות הגבוהות לאות 40 GHz.

לבסוף, הקוהרנטיות של האור מאפשרת טכניקות הדמיה ללא עדשות כגון הדמיית עקיפה קוהרנטית, פטיכוגרפיה והולוגרפיה, שיכולות לספק רזולוציה מרחבית באורכי גל EUV. יכולת זו מאפשרת ל-NIST לצלם ישירות מכשירים פונקציונליים, למרות שעבודה זו לא הושלמה ב-NIST. איור 16 מציג את התוצאה של שילוב פטיכוגרפיה עם רפלקמטריה כדי למדוד את ההתפלגות המרחבית לרוחב של דופנטים בסיליקון. גישה זו מאפשרת הערכה לא הרסנית של ממשקים והתפלגות דונטים במיקרו-אלקטרוניקה.

איור 16. דוגמה לאפיון בקנה מידה ננו-ממדי של התפלגות דונטים באמצעות שילוב של רפלקמטריה ופטיכוגרפיה. מקור: Tanksalvala.

בפגישת קבוצת העבודה, נציגי התעשייה הזכירו כיצד ניתוח רכיבי מוליכים למחצה על פרוסות לזיהוי פגמים יכול להיות שימושי. ספציפית, גולני וחב'. הדגים כיצד הפרדת סימולציה של אינטראקציות מבנה אור מסימולציה אופטית בסימולציה שיטתית אפשרה בדיקה של תצורות אופטיות רבות בפרק זמן קצר יחסית במהלך העיבוד שלאחר. הגולני וחב'. סימולציה בוצעה באמצעות פותר מסחרי של Ansys והציגה תאום דיגיטלי רב עוצמה.

המשך יבוא...