2.5 분석 도구로서의 EUV

실무 그룹 회의에서 NIST 연구원들은 EUV를 반도체 제조 산업을 지원하기 위한 분석 도구로 사용하는 것과 관련된 세 가지 주요 주제를 논의했습니다. EUV 빛을 분석 기술로 활용하는 세 가지 방법은 (1) 고조파 발생(HHG), (2) 싱크로트론 방사선, (3) 원자 탐침 단층 촬영입니다. 고조파 생성은 작은 설치 공간을 제공하므로 일반적으로 싱크로트론 방사원을 사용하여 연구되는 나노미터 미만 수준의 마이크로 전자 장치의 크기, 재료 및 동적 특성에 지속적으로 액세스하여 연구 및 제조 시설에 배포할 수 있습니다. 싱크로트론 방사원을 사용하면 EUVL의 다양한 측면을 연구할 수 있으며 컬렉터 미러의 성능 저하를 연구할 수 있는 추가 기능을 제공합니다. 원자 탐침 단층 촬영은 EUV 포토레지스트 연구에 사용할 수 있는 주기율표의 모든 원소에 대해 나노미터 이하의 동위원소 분해능으로 원자 수준에서 3D 화학적 매핑을 제공할 수 있는 유일한 기술입니다.

업계에서는 EUVL 제조를 지원하는 데 이러한 도구를 사용할 수 있는 가능성에 대해 귀중한 피드백을 제공해 왔습니다. NIST 법률 위원회는 연방 고용으로 인해 발생하는 고유한 법적 및 행정적 요구 사항을 충족하면서 잠재적 공동 작업자의 NDA(비공개 계약) 요청을 충족할 수 있는 솔루션을 개발하기 위한 사전 조치를 취해야 하며 자신이나 조직이 외부 계약을 준수하는 것을 명시적으로 금지해야 합니다. .

2.5.1 고조파 발생(HHG)

EUVL이 리소그래피를 나노미터 이하 규모의 영역으로 더욱 발전시키면서 마이크로 전자 산업에서는 새로운 측정 및 계측 기술을 요구하고 있습니다. NIST에서는 EUV의 단파장을 활용하여 나노미터 이하 규모의 마이크로 전자 장치의 크기, 재료 및 동적 특성을 조사하는 프로젝트가 진행 중입니다. NIST의 고조파 발생(HHG) 광원은 광대역(20-100eV 광자 에너지 범위), 초고속(20펨토초 펄스) 및 간섭성(레이저와 유사한) 광원입니다. 넓은 스펙트럼 적용 범위를 통해 그림 13에 표시된 것처럼 마이크로 전자 장치 및 특정 층의 측정을 위해 많은 관련 재료의 코어 레벨 전환에 액세스할 수 있습니다. 이러한 측정은 일반적으로 싱크로트론 방사원을 사용하여 수행됩니다. 그러나 HHG 소스의 작은 설치 공간 덕분에 지속적인 액세스가 가능한 연구 및 제조 시설에 배치할 수 있습니다. 그림 14는 일반적인 실험실 공간에 맞는 NIST PML(물리 측정 실험실)에서 작동하는 현재 시스템의 사진을 보여줍니다.

그림 13은 NIST 고조파 생성(HHG) 소스의 광자 에너지 출력 스펙트럼과 관련 재료의 여러 원자 코어 레벨 전이 위치를 보여줍니다.

그림 14. NIST에 있는 HHG 소스 및 그에 수반되는 장비 사진.

펄스 폭이 짧기 때문에 스핀과 열 전달을 동적으로 측정할 수 있습니다. 최근의 성공 중 하나는 지터가 15피코초 이상인 EUV 펄스와 동기화된 주파수 빗 생성기의 개발입니다. 그림 40는 XNUMXGHz 신호와의 동기화를 보여줍니다. 이는 싱크로트론 가속기에서 달성할 수 있는 것보다 약 XNUMX배 향상된 것으로, 마이크로 전자 장치의 작동 주파수에서 측정을 수행할 수 있습니다. 이를 통해 기능 장치 내부 및 외부의 열 흐름 및 스핀 전달을 실시간으로 측정할 수 있습니다.

그림 15. 샘플링 오실로스코프의 40GHz 신호. 트리거링 펄스(빨간색)는 고조파 생성 시스템에 사용되는 펄스에서 파생되며, 고조파와 40GHz 신호 간의 동기화를 직접적으로 보여줍니다.

마지막으로, 빛의 일관성은 EUV 파장에서 공간 해상도를 제공할 수 있는 일관성 있는 회절 이미징, ptychography 및 홀로그래피와 같은 렌즈 없는 이미징 기술을 가능하게 합니다. NIST에서는 이 작업이 완료되지 않았지만 이 기능을 통해 NIST는 기능 장치를 직접 이미지화할 수 있습니다. 그림 16은 실리콘 내 도펀트의 측면 공간 분포를 측정하기 위해 ptychography와 반사 측정을 결합한 결과를 보여줍니다. 이 접근 방식을 사용하면 마이크로 전자공학의 인터페이스와 도펀트 분포를 비파괴적으로 평가할 수 있습니다.

그림 16. 반사측정법과 타이코그래피의 조합을 사용하여 도펀트 분포를 3D 나노규모로 특성화한 예. 출처: Tanksalvala.

실무 그룹 회의에서 업계 대표자들은 결함을 식별하기 위해 웨이퍼의 반도체 부품을 분석하는 것이 어떻게 유용할 수 있는지 언급했습니다. 특히 Golani et al. 후처리 중 비교적 짧은 시간에 많은 광학 구성을 테스트할 수 있는 체계적인 시뮬레이션에서 광 구조 상호 작용 시뮬레이션과 광학 시뮬레이션을 분리하는 방법을 보여주었습니다. Golani et al. 시뮬레이션은 Ansys 상업용 솔버를 사용하여 수행되었으며 강력한 디지털 트윈을 특징으로 했습니다.

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