절대 방사 측정 측정은 리소그래피 공정 개발 및 장비 승인 테스트뿐만 아니라 EUV 광 생성 공정의 정량적 이해에도 중요합니다. 이 프로세스의 예측 모델링은 EUV 도구 자체의 개발보다 뒤쳐져 있습니다. 모델 정확도를 높이려면 모델 입력과 출력 모두에 대한 정확한 실험 데이터가 필요합니다. 산업용 EUV 광 생성과 관련하여 적외선 레이저 및 13.5nm 광에 특화된 새로운 방사선 계측 도구의 개발은 이러한 데이터를 제공할 것입니다.

여기에서 논의되는 산업용 리소그래피 도구는 이러한 검출기가 측정하도록 설계된 빛의 양을 생성할 수 있는 유일한 도구이기 때문에 산업적 협력이 부족합니다. 이러한 도구와 관련된 지적 재산의 수를 고려할 때 정부와 업계 대표가 협력하는 것이 중요합니다. 실무 그룹 회의의 예비 논의에 따르면 업계는 기밀 유지 계약의 보호 없이 관련 세부 사항을 논의할 의향이 없는 것으로 나타났습니다.

2.3 플라즈마 물리학과 모델링: 가벼운 물질 상호작용

EUVL은 13.5nm 광자를 사용하여 집적 회로를 생산합니다. 이 빛의 주요 광원은 강력한 레이저에 의해 생성된 매우 뜨거운 주석 플라즈마입니다. 레이저 매개변수는 주로 13.5nm 근처에서 방출되는 주석 이온(예: Sn10+-Sn15+)을 생성하도록 조정됩니다. 대부분의 플라즈마 특성은 수많은 실험에서 탐구되었지만 더 나은 주석 플라즈마 소스를 개발하려면 안정적이고 효율적인 이론적 지원이 중요합니다. 실무 그룹 회의 전반에 걸친 여러 프레젠테이션을 포함하여 플라즈마 물리학에 대한 논의가 보고서의 한 섹션으로 통합되었습니다. 이 섹션에서는 플라즈마 물리학, 현재 기술 상태, 이 분야에서 발전하기 위한 미국 업계와 NIST 연구원의 요구 사항에 중점을 둡니다.

레이저로 생성된 주석 플라즈마의 빛 방출에 대한 고급 계산은 일반적으로 광자 방출로 이어지는 가장 중요한 물리적 프로세스를 설명하려는 대규모 CR(충돌 복사) 코드를 사용하여 수행됩니다. 여기에는 전자 충돌 여기, 탈여기 및 이온화, 복사, 2전자 및 3체 재조합, 자동 이온화가 포함됩니다. 추가적으로 방사선 전달과 불투명도, 방사선 유체역학 모델링이 필요할 수도 있습니다.

플라즈마 모델링은 또한 재료 상호 작용을 지원하는 기본적인 물리적 메커니즘에 대한 정보가 부족하여 제한됩니다. 이는 대량 제조를 지원하기 위한 플라즈마 엔지니어링의 혁신적 발전이 아닌 점진적인 발전을 가져올 수 있습니다. 업계-정부 실험실 파트너십은 플라즈마 프로세스를 이해하고 제어하기 위해 노력해 왔으며 그 성공을 보고했습니다. 업계 시뮬레이션 전문가들은 또한 복잡한 시뮬레이션이 다양한 시간 규모에 걸쳐 여러 물리적 영역을 어떻게 포함하는지 지적합니다.

플라즈마 모델링은 EUV 광 생성 및 효율성을 개선하기 위한 엔지니어링 노력을 안내하는 실용성과 관련하여 해결되지 않은 질문의 상태로 존재합니다. 예를 들어, 대역 외 광자 모델링과 이온 및 전자 방출은 칩 생산 효율성을 크게 향상시키는 예측 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또 다른 관심 분야는 EUV 레지스트의 광자, 전자 및 화학적 상호 작용이며, 이는 EUVL 산업에서 지속적인 관심 분야입니다. 따라서 플라즈마 물리학 모델링은 EUV 광학 부품과도 관련이 있습니다. EUV 광학 장치 및 재료는 다음 섹션(2.4)에서 다룹니다.

지난 25년 동안 EUVL 모델링 커뮤니티는 EUVL 코드 비교 워크숍을 조직하여 CR 코드에 대한 장기적인 검증 및 벤치마킹 프로그램을 시작했습니다. 이 접근 방식은 NIST ASG(Atomic Spectroscopy Group)가 XNUMX년 이상 조직한 일련의 비 LTE 코드 비교 워크숍을 모델로 삼았습니다. 따라서 NIST 원자 분광학 그룹(ASG)은 새로운 EUVL 데이터베이스와 EUVL용 CR 코드의 지능적인 비교를 위한 최신 비교 도구를 개발하는 임무를 맡았습니다. 지금까지 설명된 작업은 직접적인 재정적 지원 없이 성공적으로 수행되었으며 가장 최근의 두 EUVL 워크숍 참가자는 데이터베이스와 사용자 인터페이스를 사용하여 소프트웨어 패키지를 비교했습니다. 그럼에도 불구하고 향후 워크숍은 데이터베이스와 사용자 인터페이스에 대한 광범위한 수정이 필요한 새로운 물리적 매개변수를 분석하기 위한 것입니다. 따라서 이 연구 분야의 발전을 지원하기 위해 수년에 걸친 장기적인 약속을 나타내기 위해서는 안정적인 자금 조달이 필요합니다.

NIST 연구원들이 보고한 미래 방향 중 하나는 주로 다층 반사경의 가용성을 기반으로 더 짧은 파장 방식을 연구하는 것입니다. 이는 더 높은 이온화 상태(소위 "EUV 이상")에서 주석보다 더 무거운 원소에 의해 생성된 것보다 더 짧은 파장의 광자를 생성합니다. 불행하게도, 더 넓은 연구 커뮤니티에는 20배 이상의 이온화를 갖는 높은 Z 원소의 스펙트럼에 대한 충분한 지식이 부족합니다. NIST 원자 분광학 그룹(ASG)은 EUVL 커뮤니티에 미래 플라즈마 소스에 대한 분광학 데이터에 대한 가장 정확한 정보를 제공할 수 있는 실험적, 이론적 역량을 모두 갖추고 있습니다. 이를 위해 NIST 전자빔 이온 트랩(EBIT)은 최대 70+ 전하의 이온을 생성할 수 있을 뿐만 아니라 이 범위 내에서 EUV 및 소프트 스펙트럼에서 가장 정확하고 상세한 스펙트럼을 기록할 수 있습니다. NIST ASG 팀은 또한 고정밀 대규모 스펙트럼 계산을 위해 최첨단 원자 방법과 코드를 사용합니다. 입증된 기능은 EUVL의 미래 플라즈마 소스에 대한 정확한 데이터에 대한 요구를 충족해야 합니다. 업계 대표자들은 EUV의 미래 자원에 대해 통보 받았을 때 단기적으로 주석 이외의 재료를 소스로 사용할 공개 계획이 없다고 밝혔습니다.

요약하자면, 업계 이해관계자들은 주석 플라즈마를 모델링하기를 원하며 NIST가 수행하는 작업은 더 많은 노력을 지원할 수 있지만 투자가 필요합니다. 또한 설계 엔지니어와 과학자들은 EUV 칩 생산 용량을 최적화하기 위해 이러한 코드를 상용 소프트웨어에 통합하는 것이 중요하다는 것을 알게 될 것입니다. 실무 그룹 회의에서의 논의는 기술적인 것이었지만, 미국 기업의 이익을 보장하기 위해 그러한 코드를 상업적 파트너와 통합하는 방법도 논의되었습니다. 마지막으로, 플라즈마 및 상호 작용 모델링은 EUVL 구성 요소에 대한 잔해의 부정적인 영향을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이에 대해서는 섹션 2.4.2에서 설명합니다. 

2.4 EUV와 상호작용하는 부품의 특성화

이 섹션에서는 EUV 광과 상호 작용하는 EUVL 스캐너의 두 가지 구성 요소, 즉 (1) 포토레지스트와 (2) 수집 거울을 다룹니다. 실무 그룹의 업계 참가자들은 대량 제조(HVM) 요구 사항에 관한 전반적인 주제를 제기했습니다. 특히 HVM의 관심은 주로 EUVL을 사용해 생산된 칩의 수율과 처리량을 높이는 데 집중되어 있습니다. 현재 NIST에서 사용할 수 있는 잠재적 계측 솔루션은 섹션 2에서 논의됩니다.

2.4.1 포토레지스트: 폴리머 특성 설명

포토레지스트 처리는 반도체 산업에서 매우 중요합니다. 포토리소그래피로 제조된 나노 규모 패턴은 모든 장치 구성 요소 및 관련 구조(전계 효과 트랜지스터(FET)의 채널부터 장치 간 전기적 상호 연결까지)에 필요합니다. 임대 규칙에 따르면 터미널 또는 상호 연결 수가 논리 블록 또는 게이트 수에 따라 증가합니다. 이는 단위 수준과 관련이 있는 반면, 표준 단위는 줄어들고 단위에 대한 연결도 줄어듭니다. 이 개념은 그림 8에 나와 있습니다.

업계 참가자들은 새로운 배터리 아키텍처와 새로운 장치 재료를 활용하여 적극적으로 공간을 줄여야 할 필요성을 강조합니다. 이번 회의에서는 또한 수율이 주요 문제인 새로운 단위 구조 및 재료의 대량 생산(HVM) 달성의 어려움에 대해서도 논의했습니다. 예를 들어, 칩당 접촉점이 10^10개이고 금형 수율 Yd=양호 다이/전체 다이가 주어지면 최소 99%를 달성해야 합니다. 시스템에는 1.48세대 Intel Core 프로세서(쿼드 코어)에 99억 1.48천만 개의 트랜지스터가 포함되어 있습니다. 99.99996% 수율이 있다면 6만 개의 트랜지스터에 결함이 있을 것입니다. 목표는 6% 또는 XNUMX 시그마(XNUMXA) 수율입니다. 수율은 매우 좋아야 하며 공정 관리 및 결함에 따라 달라집니다. 수율이 충분할 경우 EUV 칩 생산 비용은 생산성(처리량)에 따라 결정됩니다. 즉, 더 나은 피치 해상도가 필요하지만 HVM에는 충분하지 않습니다.

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