2.5.2. Sinkronisasi: NIST SURF III

Selain lampu EUV skala laboratorium yang digunakan oleh NIST untuk menganalisis komponen semikonduktor, Dr. Steve Grantham juga mempresentasikan banyak sumber daya di Fasilitas Radiasi Ultraviolet Synchrotron (SURF III) NIST selama pertemuan kelompok kerja.

Ketika partikel bermuatan bergerak sepanjang jalur melengkung, mereka memancarkan radiasi sinkrotron. Karena sebagian besar akselerator menggunakan medan magnet untuk membelokkan lintasan partikel, radiasi sinkrotron juga dikenal sebagai magnetobremsstrahlung. Spektrum yang dipancarkan berkisar dari gelombang mikro (harmonik medan RF penggerak) hingga wilayah spektral sinar-X dan radiasinya terkolimasi dan terpolarisasi secara vertikal. Jika energi elektron E, jari-jari lentur ρ, arus elektron IB, sudut Ψ0 relatif terhadap bidang orbit, jarak d ke titik singgung, sudut vertikal Δψ, dan sudut horizontal Δθ diketahui, maka keluaran radiasi sinkrotron dapat dihitung. Daya keluaran SURF ditunjukkan pada gambar.

Gambar 17 membandingkan spektrum radiasi sinkrotron yang dipancarkan SURF pada 416MeV, 380MeV, 331MeV, 284MeV, 234MeV, 183MeV, 134MeV, dan 78MeV dengan spektrum benda hitam 3000K dan lampu deuterium.
Sebaliknya, Grup Radiasi Ultraviolet NIST menggunakan SURF III sebagai sumber cahaya yang stabil untuk pengukuran dan penelitian radiasi. SURF mencakup rentang panjang gelombang dari inframerah jauh hingga sinar X lembut. Tabel 1 memberikan ikhtisar kemampuan saat ini dan rencana masa depan NIST SURF III. Sumber cahaya sinkrotron tidak cocok untuk sumber ultraviolet ekstrim (EUV) di lingkungan manufaktur volume tinggi (HVM). Namun demikian, fasilitas sinkrotron dapat bermanfaat karena menawarkan fleksibilitas untuk menguji berbagai parameter guna membantu industri EUVL dalam mencapai tujuan HVM, seperti yang dibahas sebelumnya dalam laporan ini (Bagian 2.2 dan 2.4.2). Penting untuk dicatat bahwa mungkin ada definisi dan terminologi yang tumpang tindih dan tidak konsisten untuk sistem panjang gelombang tertentu, sehingga standar ISO21348 harus dijadikan acuan sebagai pedoman umum.

Pada pertemuan kelompok kerja, contoh penelitian tentang kontaminasi cermin selama penerangan radiasi EUV dengan adanya kontaminan dan/atau bahan pembersih dipresentasikan. Sejak tahun 2000, NIST telah menjadi pusat terkemuka untuk mempelajari kontaminasi optik EUVL dan telah menyelidiki degradasi filter yang umum digunakan di satelit. Baru-baru ini, Divisi Sains Sensor NIST melakukan penelitian serupa untuk aplikasi manufaktur semikonduktor. NIST saat ini memiliki tiga fasilitas yang didedikasikan untuk berbagai aspek kontaminasi optik pada dua garis pancaran (Beamline 1 dan Beamline 8). Kemampuan untuk mempelajari kontaminasi berhubungan langsung dengan diskusi tentang pentingnya memperpanjang umur cermin kolektor yang disebutkan sebelumnya dalam laporan ini (lihat Bagian 2.4.2). Direkomendasikan untuk mendukung kelanjutan pengembangan fasilitas yang ada untuk mendukung manufaktur EUVL generasi berikutnya di industri semikonduktor.

2.5.3: Tomografi Probe Atom (APT)

Atom Probe Tomography (APT) adalah satu-satunya teknik yang mampu menyediakan pemetaan unsur berskala atom dengan resolusi isotop sub-nanometer dalam 3D di seluruh tabel periodik untuk unsur apa pun. Gambar 18 mengilustrasikan pengoperasian APT. Untuk informasi latar belakang lebih lanjut tentang APT, pembaca dapat merujuk pada ulasan terbaru mengenai topik ini.

Gambar 18. Foto Atom Probe Tomography (APT) di NIST di Boulder, Colorado (atas) dan skema operasi APT (bawah). Sumber: NIST.

Instrumen APT komersial menggunakan radiasi laser ultraviolet dekat (NUV: 3.5 eV) atau ultraviolet dalam (DUV: 4.8 eV), yang berada di bawah fungsi kerja banyak bahan dan energi ionisasi sebagian besar elemen. Oleh karena itu, instrumen ini dapat beroperasi dengan memberikan pemanasan yang signifikan pada sampel yang diteliti. Faktanya, data dari instrumen NUV untuk analisis bahan organik seringkali menunjukkan pola fragmen yang kompleks dan bermasalah, menunjukkan bukti agregasi selama proses penguapan in situ, dan tidak dapat secara langsung ditafsirkan sebagai hasil skala atom. Sebaliknya, radiasi EUV (20-90 eV) memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi atom dan molekul pada permukaan sampel, sehingga berpotensi menghasilkan pola fragmen yang lebih kecil dan dapat diinterpretasikan secara langsung. Pendekatan NIST melibatkan penerapan EUVAPT pada studi photoresist film tipis untuk mencari fluktuasi komposisi skala nano yang dapat berkontribusi pada sifat stokastik dari ketidakteraturan litograf, termasuk kekasaran tepi garis (LER). Dengan demikian, EUVAPT mewakili kemajuan metrologi yang penting dalam menyelidiki kejadian stokastik terkait dengan pemrosesan dan komposisi kimia photoresist (lihat Bagian 2.4.1). Patut dicatat bahwa metode ini, serta perbandingan hasil antara EUVAPT dan instrumen NUV dan DUVAPT tradisional, dibahas pada Bagian 2.3 sebelumnya.

Hasil Survei dan Rekomendasi

Kesimpulan teknis dari pertemuan kelompok kerja dimasukkan dalam Bagian 2 setiap subproyek. Properti utama yang diambil dari eksperimen akan memfasilitasi pengembangan teknik pemodelan dan simulasi, mendorong volume, throughput, dan skala tinggi untuk industri semikonduktor. NIST memiliki kemampuan metrologi eksperimental EUVL yang unik dan program simulasi teoretis. Oleh karena itu, peserta industri pada pertemuan kelompok kerja mendorong pendanaan pembuatan instrumen yang diusulkan NIST atau menggunakan instrumen yang ada untuk menyediakan data yang sangat akurat kepada industri AS. Ilmuwan NIST tidak hanya harus menjadi insinyur desain industri namun harus menggabungkan pengetahuan lapangan mereka dengan wawasan EUVL melalui kolaborasi untuk mencapai hasil yang saling menguntungkan; transfer pengetahuan harus sejalan dengan misi pendanaan. Industri mempunyai cara untuk mendukung kepentingan dalam negeri, namun para pemimpin ilmiah dan manajemen NIST harus memahami bagaimana menyesuaikan keunggulan kompetitif yang baru diciptakan. Metode sosialisasi terkendali yang sudah ada seperti CRADA, SRD, dan SRM harus dipertimbangkan.

Dari sudut pandang proyek, pertemuan kelompok kerja menekankan bagaimana lanskap persaingan internasional untuk EUVL mengarah pada perlunya perjanjian kerahasiaan (NDA) untuk diskusi teknis yang mendalam dengan para peneliti NIST. Oleh karena itu, seluruh peserta pertemuan kelompok kerja menyarankan untuk menyederhanakan proses NDA antara peneliti NIST dan industri, dengan waktu penyelesaian kurang dari dua bulan sejak dimulainya proyek. Staf dan manajemen NIST harus dididik tentang proses NDA untuk melaksanakan langkah-langkah dengan benar.

Pada akhirnya, pertemuan kelompok kerja ini menunjukkan bahwa interaksi tatap muka menghasilkan diskusi yang bermanfaat dan langkah selanjutnya yang dapat ditindaklanjuti. Interaksi di masa depan antar pemangku kepentingan dapat beralih dari pertemuan kelompok kerja ke simposium dan konsorsium. Seiring dengan meningkatnya kompleksitas prosedur, biaya (lebih dari $10,000-$100,000) dan jam kerja (lebih dari 40-200 jam) juga meningkat. Oleh karena itu, menjadwalkan kegiatan di masa depan pada konferensi profesional yang sering dihadiri seperti SPIE atau Optical Society of America (OSA) dapat membantu meringankan biaya dan upaya.