2.5 EUV sebagai Alat Analisis

Pada pertemuan kelompok kerja, peneliti dari NIST membahas tiga tema utama terkait penggunaan EUV sebagai alat analisis untuk membantu industri manufaktur semikonduktor. Tiga metode pemanfaatan cahaya EUV sebagai teknik analisis adalah: (1) pembangkitan harmonik tinggi (HHG), (2) radiasi sinkrotron, dan (3) tomografi probe atom. Pembangkitan harmonik tinggi menawarkan tapak yang ringkas, memungkinkan penerapan di fasilitas penelitian dan manufaktur dengan akses berkelanjutan ke dimensi, material, dan karakteristik dinamis perangkat mikroelektronik tingkat sub-nanometer, yang biasanya dipelajari menggunakan sumber radiasi sinkrotron. Sumber radiasi sinkrotron memungkinkan mempelajari berbagai aspek EUVL dan memberikan kemampuan tambahan untuk mempelajari degradasi cermin kolektor. Tomografi probe atom adalah satu-satunya teknik yang dapat memberikan pemetaan kimia 3D pada tingkat atom dengan resolusi isotop sub-nanometer untuk setiap unsur pada tabel periodik, yang dapat digunakan untuk studi fotoresis EUV.

Industri ini telah memberikan umpan balik yang berharga mengenai potensi penggunaan alat-alat ini dalam membantu manufaktur EUVL. Komite hukum NIST harus mengambil tindakan proaktif untuk mengembangkan solusi guna memenuhi permintaan calon kolaborator untuk Perjanjian Kerahasiaan (NDA) sambil memenuhi persyaratan hukum dan administratif unik yang timbul dari pekerjaan federal, secara eksplisit melarang diri mereka sendiri atau organisasi mereka untuk mematuhi kontrak eksternal apa pun. .

2.5.1 Pembangkitan Harmonik Tinggi (HHG)

Ketika EUVL mendorong litografi lebih jauh ke dalam skala sub-nanometer, industri mikroelektronika memerlukan teknik pengukuran dan metrologi baru. Di NIST, terdapat proyek yang sedang berlangsung yang memanfaatkan panjang gelombang pendek EUV untuk menyelidiki dimensi, material, dan karakteristik dinamis perangkat mikroelektronik pada skala sub-nanometer. Sumber cahaya generasi harmonik tinggi (HHG) NIST adalah sumber broadband (mencakup energi foton 20-100 eV), ultracepat (20 pulsa femtodetik), dan sumber koheren (seperti laser). Cakupan spektral yang luas memungkinkan akses ke transisi tingkat inti di banyak bahan yang relevan untuk pengukuran perangkat mikroelektronik dan lapisan tertentu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13. Pengukuran tersebut biasanya dilakukan dengan menggunakan sumber radiasi sinkrotron. Namun, jejak sumber HHG yang ringkas memungkinkan penerapan di fasilitas penelitian dan manufaktur dengan akses berkelanjutan. Gambar 14 menunjukkan foto sistem saat ini yang beroperasi di Laboratorium Pengukuran Fisika (PML) NIST, yang sesuai dengan ruang laboratorium pada umumnya.

Gambar 13 menunjukkan spektrum keluaran energi foton dari sumber pembangkitan harmonik tinggi (HHG) NIST dan posisi beberapa transisi tingkat inti atom pada material yang relevan.

Gambar 14. Foto sumber HHG yang terletak di NIST dan instrumentasi yang menyertainya.

Lebar pulsa yang pendek memungkinkan pengukuran dinamis putaran dan transportasi termal. Salah satu keberhasilan baru-baru ini adalah pengembangan generator sisir frekuensi yang disinkronkan dengan pulsa EUV, dengan jitter lebih baik dari dua pikodetik. Gambar 15 menunjukkan sinkronisasi ini dengan sinyal 40 GHz. Ini merupakan peningkatan kira-kira satu urutan besarnya dibandingkan dengan apa yang dapat dicapai pada akselerator sinkrotron, yang memungkinkan kita melakukan pengukuran pada frekuensi pengoperasian perangkat mikroelektronik. Hal ini memungkinkan pengukuran aliran panas dan perpindahan putaran secara real-time di dalam dan di luar perangkat fungsional.

Gambar 15. Sinyal 40 GHz pada osiloskop sampling. Pulsa pemicu (berwarna merah) berasal dari pulsa yang digunakan dalam sistem pembangkitan harmonik tinggi, yang secara langsung menunjukkan sinkronisasi antara harmonik tinggi dan sinyal 40 GHz.

Terakhir, koherensi cahaya memungkinkan teknik pencitraan tanpa lensa seperti pencitraan difraksi koheren, ptychography, dan holografi, yang dapat memberikan resolusi spasial pada panjang gelombang EUV. Kemampuan ini memungkinkan NIST untuk secara langsung menggambarkan perangkat fungsional, meskipun pekerjaan ini belum selesai di NIST. Gambar 16 menunjukkan hasil penggabungan ptychography dengan reflektometri untuk mengukur distribusi spasial lateral dopan dalam silikon. Pendekatan ini memungkinkan evaluasi antarmuka dan distribusi dopan non-destruktif dalam mikroelektronika.

Gambar 16. Contoh karakterisasi skala nano 3D distribusi dopan menggunakan kombinasi reflektometri dan ptychography. Sumber: Tanksalvala.

Pada pertemuan kelompok kerja, perwakilan industri menyebutkan bagaimana menganalisis komponen semikonduktor pada wafer untuk mengidentifikasi cacat dapat bermanfaat. Secara khusus, Golani dkk. menunjukkan bagaimana memisahkan simulasi interaksi struktur cahaya dari simulasi optik dalam simulasi sistematis memungkinkan pengujian banyak konfigurasi optik dalam waktu yang relatif singkat selama pasca-pemrosesan. Golani dkk. simulasi dilakukan menggunakan pemecah komersial Ansys dan menampilkan kembaran digital yang kuat.

Bersambung...