2.5.2.シンクロトロン: NIST SURF III

NIST が半導体コンポーネントの分析に使用する実験室規模の EUV 光に加えて、Steve Grantham 博士は作業部会会議で NIST のシンクロトロン紫外線放射施設 (SURF III) に関する豊富なリソースも紹介しました。

荷電粒子が湾曲した経路に沿って移動すると、放射光が放射されます。ほとんどの加速器は磁場を使用して粒子の軌道を曲げるため、シンクロトロン放射は磁気制動放射とも呼ばれます。放出されるスペクトルの範囲はマイクロ波 (駆動 RF 場の高調波) から X 線スペクトル領域に及び、放射線は垂直に平行化され、偏光されます。電子のエネルギーE、曲げ半径ρ、電子流IB、軌道面に対する角度Ψ0、接点までの距離d、頂角Δψ、水平角Δθが分かれば、放射光出力を計算することができます。 SURFの出力電力を図に示します。

図17は、SURFによって416MeV、380MeV、331MeV、284MeV、234MeV、183MeV、134MeV、および78MeVで放出される放射光スペクトルを、3000K黒体および重水素ランプのスペクトルと比較しています。
逆に、NIST の紫外線グループは、放射線の測定と研究のための安定した光源として SURF III を利用しています。 SURFは遠赤外線から軟X線までの波長域をカバーします。表 1 は、NIST SURF III の現在の機能と将来の計画の概要を示しています。シンクロトロン光源は、大量生産 (HVM) 環境における極紫外線 (EUV) 光源には適していません。それにもかかわらず、このレポートで前述したように (セクション 2.2 および 2.4.2)、シンクロトロン施設は、EUVL 業界による HVM 目標の達成を支援するためにさまざまなパラメーターをテストする柔軟性を提供するため、有利な場合があります。特定の波長システムには重複したり一貫性のない定義や用語が存在する可能性があるため、ISO21348 規格を一般的なガイドラインとして参照する必要があることに注意することが重要です。

作業部会の会合では、汚染物質や洗浄剤が存在する状態でのEUV放射照射時のミラー汚染に関する研究例が発表された。 2000 年以来、NIST は EUVL の光学的汚染を研究する主要なセンターであり、衛星で一般的に使用されるフィルターの劣化を調査してきました。最近、NIST センサー科学部門は、半導体製造用途について同様の研究を実施しました。 NIST には現在、1 つのビームライン (ビームライン 8 とビームライン 2.4.2) 上の光汚染のさまざまな側面に特化した XNUMX つの施設があります。汚染を研究する能力は、このレポートで前述した集光ミラーの寿命を延ばすことの重要性に関する議論に直接関係します (セクション XNUMX を参照)。半導体業界における次世代の EUVL 製造をサポートするために、現在の施設の継続的な開発を支援することが推奨されます。

2.5.3: アトムプローブ断層撮影法 (APT)

アトム プローブ トモグラフィー (APT) は、任意の元素の周期表全体にわたるサブナノメートルの同位体分解能の原子スケールの元素マッピングを 3D で提供できる唯一の技術です。図 18 は、APT の動作を示しています。 APT の詳細な背景情報については、このトピックに関する最近のレビューを参照してください。

図 18. コロラド州ボルダーにある NIST のアトムプローブ断層撮影法 (APT) の写真 (上) と APT の動作の概略図 (下)。出典: NIST。

市販の APT 装置は、多くの材料の仕事関数やほとんどの元素のイオン化エネルギーを下回る近紫外 (NUV: 3.5 eV) または深紫外 (DUV: 4.8 eV) レーザー放射を利用します。したがって、これらの機器は、研究対象のサンプルを大幅に加熱することによって動作する可能性があります。実際、有機材料分析用の NUV 機器からのデータは、複雑で問題のあるフラグメント パターンを示すことが多く、その場での蒸発プロセス中の凝集の証拠を示しており、原子スケールの結果として直接解釈することはできません。対照的に、EUV (20 ～ 90 eV) 放射線は、サンプル表面上の原子や分子をイオン化するのに十分なエネルギーを持っており、より小さく直接解釈可能なフラグメント パターンを生成する可能性があります。 NIST のアプローチには、薄膜フォトレジストの研究に EUVAPT を適用して、ライン エッジ ラフネス (LER) を含むリソグラフィーの不規則性の確率的性質に寄与する可能性のあるナノスケールの組成変動を探索することが含まれます。したがって、EUVAPT は、フォトレジストの処理と化学組成に関連する確率的事象を調査する上で重要な計測学的進歩を表します (セクション 2.4.1 を参照)。この方法と、EUVAPT と従来の NUV および DUVAPT 機器間の結果の比較については、前のセクション 2.3 で説明していることは注目に値します。

調査結果と推奨事項

ワーキンググループ会議の技術的な結論は、各サブプロジェクトのセクション 2 に含まれています。実験から抽出された主要な特性は、モデリングおよびシミュレーション技術の開発を促進し、半導体産業の大量生産、スループット、規模の拡大を促進します。 NIST は、独自の EUVL 実験計測機能と理論的シミュレーション プログラムを備えています。したがって、ワーキンググループ会議の業界出席者は、NISTが提案した機器の作成に資金を提供したり、既存の機器を使用して米国の業界に超正確なデータを提供したりすることを奨励した。 NIST の科学者は、工業デザインエンジニアであるだけでなく、協力を通じて現場の知識と EUVL に関する洞察を組み合わせて、相互に有益な成果を達成する必要があります。知識の移転は資金提供の使命と一致していなければなりません。産業界には国内の利益を支援する方法があるが、NIST の科学および経営リーダーは、新たに生み出された競争上の優位性をそれに応じて調整する方法を理解する必要がある。 CRADA、SRD、SRM などの確立された制御された配布方法を検討する必要があります。

プロジェクトの観点から見ると、作業部会の会合では、EUVLの国際的な競争環境がNISTの研究者との詳細な技術的な会話のための機密保持契約（NDA）の必要性にどのようにつながっているかを強調した。したがって、作業グループ会議の出席者全員が、NIST 研究者と産業界の間の NDA プロセスを合理化し、プロジェクトの開始から所要時間を 2 か月未満にすることを提案しました。 NIST のスタッフと管理者は、手順を正しく実行するために NDA プロセスについて教育を受ける必要があります。

最後に、この作業部会の会議からは、対面でのやり取りが実りある議論と実行可能な次のステップを生み出すことが明らかです。将来の利害関係者間の交流は、作業グループ会議からシンポジウム、コンソーシアムへと移行する可能性があります。手続きが複雑になるにつれて、コスト（10,000～100,000ドル以上）と労働時間（40～200時間以上）も増加します。したがって、SPIE や米国光学学会 (OSA) など、頻繁に参加する専門会議で今後の活動をスケジュールすることは、コストと労力を軽減するのに役立ちます。