2.5 分析ツールとしての EUV

ワーキンググループ会議では、NISTの研究者らが、半導体製造業界を支援する分析ツールとしてEUVを使用することに関連する1つの主要テーマについて議論した。 EUV光を解析技術として利用する方法としては、(2)高調波発生(HHG)、(3)放射光、(3)原子プローブ断層撮影のXNUMXつの方法がある。高調波発生はコンパクトな設置面積を提供し、通常はシンクロトロン放射源を使用して研究されるディープサブナノメートルレベルのマイクロ電子デバイスの寸法、材料、および動的特性に継続的にアクセスできる研究および製造施設への展開を可能にします。シンクロトロン放射線源を使用すると、EUVL のさまざまな側面を研究できるようになり、集光ミラーの劣化を研究するための追加機能が提供されます。原子プローブトモグラフィーは、周期表上のあらゆる元素についてナノメートル以下の同位体分解能で原子レベルの XNUMXD 化学マッピングを提供できる唯一の技術であり、EUV フォトレジストの研究に使用できます。

業界は、EUVL 製造を支援する際のこれらのツールの潜在的な用途について貴重なフィードバックを提供してきました。 NIST 法務委員会は、連邦政府の雇用に起因する独自の法的および管理上の要件を満たしながら、潜在的な協力者の機密保持契約 (NDA) の要求を満たすソリューションを開発するために積極的な行動をとらなければなりません。また、NIST 法務委員会自身またはその組織が外部契約に準拠することを明示的に禁止する必要があります。 。

2.5.1 高調波発生 (HHG)

EUVL がリソグラフィーをさらに深いサブナノメートルスケール領域に押し進めるにつれて、マイクロエレクトロニクス業界は新しい測定および計測技術を求めています。 NIST では、EUV の短波長を利用して、マイクロエレクトロニクス デバイスの寸法、材料、動的特性を深いサブナノメートル スケールで調査するプロジェクトが進行中です。 NIST の高調波発生 (HHG) 光源は、広帯域 (20 ～ 100 eV の光子エネルギーにわたる)、超高速 (20 フェムト秒パルス)、コヒーレント (レーザーのような) 光源です。図 13 に示すように、スペクトル範囲が広いため、マイクロ電子デバイスや特定の層の測定に関連する多くの材料のコアレベルの遷移にアクセスできます。このような測定は通常、シンクロトロン放射源を使用して実行されます。ただし、HHG ソースの設置面積はコンパクトなので、継続的にアクセスできる研究施設や製造施設に導入できます。図 14 は、NIST 物理測定研究所 (PML) で動作している現在のシステムの写真を示しています。このシステムは、典型的な実験室スペースに収まります。

図 13 は、NIST 高調波発生 (HHG) 源の光子エネルギー出力スペクトルと、関連する材料におけるいくつかの原子核レベル遷移の位置を示しています。

図 14. NIST にある HHG 発生源とそれに付随する機器の写真。

短いパルス幅により、スピンと熱輸送の動的測定が可能になります。最近の成功の 15 つは、ジッターが 40 ピコ秒を超える、EUV パルスと同期した周波数コム発生器の開発です。図 XNUMX は、XNUMX GHz 信号とのこの同期を示しています。これは、シンクロトロン加速器で達成できるものと比較して約 XNUMX 桁の改善であり、マイクロ電子デバイスの動作周波数での測定を実行できるようになります。これにより、機能デバイスの内部および外部の熱流とスピン輸送のリアルタイム測定が可能になります。

図 15. サンプリング オシロスコープ上の 40 GHz 信号。トリガー パルス (赤色) は高調波発生システムで使用されるパルスから得られ、高調波と 40 GHz 信号の間の同期を直接示しています。

最後に、光のコヒーレンスにより、コヒーレント回折イメージング、タイコグラフィー、ホログラフィーなどのレンズレス イメージング技術が可能になり、EUV 波長での空間解像度を実現できます。この機能により、NIST は機能デバイスのイメージを直接作成できるようになりますが、この作業は NIST では完了していません。図 16 は、タイコグラフィーと反射率測定を組み合わせて、シリコン内のドーパントの横方向の空間分布を測定した結果を示しています。このアプローチにより、マイクロエレクトロニクスにおける界面とドーパント分布の非破壊評価が可能になります。

図 16. 反射率測定とタイコグラフィーを組み合わせたドーパント分布の 3D ナノスケール特性評価の例。出典: タンクサルバラ。

ワーキンググループの会合では、業界の代表者らは、ウェーハ上の半導体コンポーネントを分析して欠陥を特定することがいかに役立つかについて言及した。具体的には、ゴラニら。は、体系的なシミュレーションにおいて光と構造の相互作用のシミュレーションを光学シミュレーションから分離することで、後処理中に比較的短時間で多くの光学構成をテストできることを実証しました。ゴラニら。シミュレーションは Ansys 商用ソルバーを使用して実行され、強力なデジタル ツインが特徴でした。

つづく...