絶対放射測定は、リソグラフィプロセスの開発や機器の受け入れテストだけでなく、EUV光の生成プロセスを定量的に理解するためにも重要です。このプロセスの予測モデリングは、EUV ツール自体の開発に比べて遅れています。モデルの精度を向上するには、モデルの入力と出力の両方について正確な実験データが必要です。産業用 EUV 光生成の文脈では、赤外線レーザーと 13.5nm 光に特化した新しい放射線計測ツールの開発により、そのようなデータが提供されるでしょう。

ここで議論されている工業用リソグラフィー・ツールは、これらの検出器が測定するように設計された光量を生成できる唯一のツールであるため、産業界の協力が不足しています。これらのツールに関連する知的財産の数を考慮すると、政府と業界の代表者が協力することが重要になります。作業部会の会合での予備的な議論は、業界が機密保持契約の保護なしに関連する詳細について議論することに消極的であることを示している。

2.3 プラズマ物理学とモデリング: 光と物質の相互作用

EUVL は 13.5nm フォトンを使用して集積回路を製造します。この光の主な光源は、強力なレーザーによって生成される非常に熱い錫プラズマです。レーザーパラメータは、主に 13.5nm 付近で放出されるスズイオン (例: Sn10+ ～ Sn15+) を生成するように調整されます。ほとんどのプラズマ特性は多数の実験で調査されていますが、より優れた錫プラズマ源を開発するには、信頼性が高く効率的な理論的裏付けが不可欠です。ワーキンググループ会議全体でのいくつかのプレゼンテーションを含むプラズマ物理学に関する議論は、報告書の XNUMX つのセクションに統合されました。このセクションでは、プラズマ物理学、現在の技術状況、この分野の進歩に対する米国の産業界と NIST 研究者のニーズに焦点を当てます。

レーザーで生成された錫プラズマからの発光の高度な計算は、通常、光子の放出につながる最も重要な物理プロセスの説明を試みる大規模な衝突放射 (CR) コードを使用して実行されます。これらには、電子衝突励起、脱励起およびイオン化、放射、二電子および三体再結合、および自己イオン化などが含まれます。さらに、放射線の輸送と不透明度、放射線流体力学のモデリングが必要になる場合があります。

プラズマモデリングは、物質相互作用をサポートする基本的な物理メカニズムに関する情報が不足していることによっても制限されます。これにより、大量生産をサポートするためのプラズマ工学が変革的ではなく漸進的に進歩する可能性があります。産業界と政府の研究室パートナーシップは、プラズマプロセスの理解と制御に努めており、その成功を報告しています。業界シミュレーションの専門家は、複雑なシミュレーションがさまざまな時間スケールにわたる複数の物理領域をどのように網羅するかについても指摘しています。

プラズマモデリングは、EUV 光の生成と効率を改善するための工学的取り組みを導く上での実用性に関して、未解決の疑問を抱えています。たとえば、帯域外光子のモデリングやイオンや電子の放出は、チップの生産効率を大幅に向上させる予測的な洞察を提供します。もう 2.4 つの関心分野は、EUV レジストにおける光子、電子、および化学相互作用であり、これは EUVL 業界で継続的な研究関心となっています。したがって、プラズマ物理モデリングは EUV 光学コンポーネントにも関連します。 EUV 光学デバイスおよび材料については、次のセクション (XNUMX) で説明します。

過去 25 年間、EUVL モデリング コミュニティは EUVL コード比較ワークショップを組織することにより、CR コードの長期的な検証およびベンチマーク プログラムを開始しました。このアプローチは、NIST 原子分光グループ (ASG) が XNUMX 年以上にわたって開催した一連の非 LTE コード比較ワークショップをモデルにしています。そのため、NIST 原子分光グループ (ASG) は、新しい EUVL データベースと、EUVL の CR コードをインテリジェントに比較するための最新の比較ツールを開発する任務を負っています。これまでのところ、記載されている作業は直接の財政的支援なしで成功裏に達成されており、最近の XNUMX つの EUVL ワークショップの参加者はデータベースとユーザー インターフェイスを使用してソフトウェア パッケージを比較しました。それにも関わらず、将来のワークショップでは、データベースとユーザー インターフェイスに対する大規模な変更を必要とする新しい物理パラメータを分析することを目的としています。したがって、この研究分野の発展を支援するために数年にわたる長期的な取り組みを示すためには、安定した資金が必要です。

NIST の研究者によって報告された将来の方向性の 20 つは、主に多層反射体の利用可能性に基づいて、より短い波長のスキームを研究することです。これにより、より高いイオン化状態のスズを超える重い元素によって生成される光子よりも短い波長の光子が生成されます（いわゆる「EUVを超える」）。残念ながら、より広範な研究コミュニティには、70 回以上のイオン化を伴う高 Z 元素のスペクトルに関する十分な知識が不足しています。 NIST 原子分光グループ (ASG) は、将来のプラズマ源の分光データに関する最も正確な情報を EUVL コミュニティに提供する実験能力と理論能力の両方を備えています。この目的を達成するために、NIST 電子ビーム イオン トラップ (EBIT) は、最大 XNUMX+ の電荷を持つイオンを生成できるだけでなく、EUV の最も正確で詳細なスペクトルとこの範囲内のソフト スペクトルを記録することもできます。 NIST ASG チームは、高精度の大規模スペクトル計算に最先端のアトミック手法とコードも使用しています。実証済みの機能は、EUVL の将来のプラズマ源に関する正確なデータの需要を満たすはずです。業界代表者がEUVの将来のリソースについて知らされた際、短期的にはスズ以外の材料をソースとして使用する公的計画はないと述べたことに留意すべきである。

要約すると、業界関係者はスズプラズマのモデル化を望んでおり、NIST が行っている研究はさらなる取り組みを支援できるが、それには投資が必要となる。さらに、設計エンジニアや科学者は、EUV チップの生産能力を最適化するために、そのようなコードを商用ソフトウェアに統合することが有益であると考えるでしょう。作業部会の会合での議論は技術的なものであったが、米国企業の利益を確保するためにそのようなコードを商業パートナーとどのように統合するかについても議論された。最後に、プラズマと相互作用のモデリングは、EUVL コンポーネントに対するデブリの悪影響を軽減するのに役立ちます。これについてはセクション 2.4.2 で説明します。 

2.4 EUVと相互作用するコンポーネントの特性評価

このセクションでは、EUV 光と相互作用する EUVL スキャナの 1 つのコンポーネント (2) フォトレジストと (2) 集光ミラーについて説明します。ワーキンググループの業界参加者は、大量生産 (HVM) 要件に関する全体的なテーマを提起しました。具体的には、HVM の関心は主に、EUVL を使用して製造されるチップの歩留まりとスループットの向上に集中しています。 NIST が現在利用できる潜在的な計測ソリューションについては、セクション XNUMX で説明します。

2.4.1 フォトレジスト: ポリマーの特性の説明

フォトレジスト処理は半導体産業にとって重要です。フォトリソグラフィーによって製造されるナノスケールのパターンは、すべてのデバイス コンポーネントおよび関連構造 (電界効果トランジスタ (FET) のチャネルからデバイス間の電気的相互接続まで) に必要です。 Rent ルールでは、論理ブロックまたはゲートの数に応じて端子または相互接続の数が増加すると規定されています。これはユニット レベルに関係しますが、標準ユニットは縮小するため、ユニットへの接続も縮小します。この概念は図 8 に示されています。

業界関係者は、新しいバッテリー構造と新しいデバイス材料を利用して積極的に間隔を減らす必要性を強調しています。カンファレンスでは、歩留まりが大きな問題となり、新しいユニット構造や材料の大量生産（HVM）を達成することの難しさについても議論されました。たとえば、チップあたり 10^10 の接触点と Yd = 良好なダイ/全ダイの金型歩留まりを考慮すると、少なくとも 99% を達成する必要があります。システム内には、第 1.48 世代 Intel Core プロセッサ (クアッドコア) に 99 億 1.48 万個のトランジスタが含まれています。 99.99996% の歩留まりがある場合、6 万個のトランジスタに欠陥があることになります。目標は 6% または XNUMX シグマ (XNUMXA) の歩留まりです。歩留まりは非常に良好でなければなりませんが、それはプロセス制御と欠陥に依存します。歩留まりが十分であれば、EU​​Vチップの製造コストは生産性（スループット）によって決まります。言い換えれば、より良いピッチ解像度が必要ですが、HVM には十分ではありません。

つづく...