Pengukuran radiometrik mutlak adalah penting bukan sahaja untuk pembangunan proses litografi dan ujian penerimaan instrumen tetapi juga untuk pemahaman kuantitatif proses penjanaan cahaya EUV. Pemodelan ramalan proses ini telah ketinggalan daripada pembangunan alat EUV itu sendiri. Meningkatkan ketepatan model memerlukan data percubaan yang tepat untuk kedua-dua input dan output model. Dalam konteks penjanaan cahaya EUV perindustrian, pembangunan alat metrologi sinaran baharu khusus untuk laser inframerah dan cahaya 13.5nm akan menyediakan data sedemikian.

Kerjasama industri kurang kerana alat litografi industri yang dibincangkan di sini adalah satu-satunya alat yang mampu menjana kuantiti cahaya yang direka bentuk untuk diukur oleh pengesan ini. Memandangkan bilangan harta intelek yang dikaitkan dengan alatan ini, adalah penting bagi wakil kerajaan dan industri untuk bekerjasama. Perbincangan awal pada mesyuarat kumpulan kerja menunjukkan bahawa industri tidak mahu membincangkan butiran yang berkaitan tanpa perlindungan perjanjian kerahsiaan.

2.3 Fizik dan Pemodelan Plasma: Interaksi Jirim Cahaya

EUVL menggunakan foton 13.5nm untuk menghasilkan litar bersepadu. Sumber utama cahaya ini adalah plasma timah yang sangat panas yang dihasilkan oleh laser berkuasa. Parameter laser dilaraskan untuk menghasilkan ion timah yang kebanyakannya memancarkan berhampiran 13.5nm (cth, Sn10+-Sn15+). Walaupun kebanyakan sifat plasma telah diterokai dalam banyak eksperimen, sokongan teori yang boleh dipercayai dan cekap adalah penting untuk membangunkan sumber plasma timah yang lebih baik. Perbincangan mengenai fizik plasma, termasuk beberapa pembentangan sepanjang mesyuarat kumpulan kerja, telah disatukan ke dalam satu bahagian laporan. Bahagian ini memfokuskan pada fizik plasma, status teknologi semasa, dan keperluan industri AS dan penyelidik NIST untuk maju dalam bidang ini.

Pengiraan lanjutan pelepasan cahaya daripada plasma timah yang dihasilkan laser biasanya dilakukan menggunakan kod perlanggaran-radiatif (CR) berskala besar yang cuba menerangkan proses fizikal paling penting yang membawa kepada pelepasan foton. Ini termasuk pengujaan perlanggaran elektron, nyahpengujaan dan pengionan, radiasi, penggabungan semula dua elektron dan tiga jasad, dan autoionisasi, antara lain. Selain itu, pengangkutan sinaran dan kelegapan serta pemodelan hidrodinamik sinaran mungkin diperlukan.

Pemodelan plasma juga dihadkan oleh kekurangan maklumat mengenai mekanisme fizikal asas yang menyokong interaksi bahan. Ini boleh mengakibatkan peningkatan, bukannya transformatif, kemajuan dalam kejuruteraan plasma untuk menyokong pembuatan volum tinggi. Perkongsian makmal industri-kerajaan telah cuba memahami dan mengawal proses plasma dan telah melaporkan kejayaan mereka. Pakar simulasi industri juga menunjukkan bagaimana simulasi kompleks merangkumi berbilang domain fizikal pada skala masa yang berbeza.

Pemodelan plasma wujud dalam keadaan soalan yang tidak dapat diselesaikan mengenai kepraktisannya dalam membimbing usaha kejuruteraan untuk meningkatkan penjanaan dan kecekapan cahaya EUV. Contohnya, pemodelan foton luar jalur serta pelepasan ion dan elektron boleh memberikan cerapan ramalan yang akan meningkatkan kecekapan pengeluaran cip. Satu lagi bidang yang menarik ialah interaksi foton, elektron dan kimia dalam rintangan EUV, yang merupakan minat penyelidikan berterusan dalam industri EUVL. Oleh itu, pemodelan fizik plasma juga berkaitan dengan komponen optik EUV. Peranti dan bahan optik EUV diliputi dalam bahagian berikut (2.4).

Dalam tempoh tiga tahun yang lalu, komuniti pemodelan EUVL telah memulakan program pengesahan dan penanda aras jangka panjang untuk kod CR dengan menganjurkan bengkel perbandingan kod EUVL. Pendekatan ini dimodelkan selepas siri bengkel perbandingan kod Bukan LTE yang dianjurkan oleh NIST Atomic Spectroscopy Group (ASG) selama lebih 25 tahun. Oleh itu, NIST Atomic Spectroscopy Group (ASG) telah ditugaskan untuk membangunkan pangkalan data EUVL baharu dan alat perbandingan moden untuk perbandingan pintar kod CR untuk EUVL. Setakat ini, kerja yang diterangkan telah berjaya dicapai tanpa sokongan kewangan langsung, dan peserta dua bengkel EUVL terbaharu telah menggunakan pangkalan data dan antara muka pengguna untuk membandingkan pakej perisian mereka. Namun begitu, bengkel masa hadapan bertujuan untuk menganalisis parameter fizikal baharu yang memerlukan pengubahsuaian yang meluas kepada pangkalan data dan antara muka pengguna. Oleh itu, pembiayaan yang stabil diperlukan untuk menunjukkan komitmen jangka panjang selama beberapa tahun untuk menyokong pembangunan bidang penyelidikan ini.

Salah satu hala tuju masa depan yang dilaporkan oleh penyelidik NIST adalah untuk mengkaji skema panjang gelombang yang lebih pendek berdasarkan ketersediaan reflektor berbilang lapisan terutamanya. Ini akan menghasilkan foton dengan panjang gelombang yang lebih pendek daripada yang dihasilkan oleh unsur yang lebih berat di luar timah dalam keadaan pengionan yang lebih tinggi (yang dipanggil "di luar EUV"). Malangnya, komuniti penyelidikan yang lebih luas tidak mempunyai pengetahuan yang mencukupi tentang spektrum unsur Z tinggi dengan 20+ kali pengionan. Kumpulan Spektroskopi Atom NIST (ASG) mempunyai keupayaan eksperimen dan teori untuk menyediakan komuniti EUVL dengan maklumat paling tepat tentang data spektroskopi untuk sumber plasma masa hadapan. Untuk tujuan ini, NIST Electron Beam Ion Trap (EBIT) bukan sahaja boleh menjana ion dengan cas sehingga 70+, tetapi juga boleh merekodkan spektrum paling tepat dan terperinci dalam EUV dan spektrum lembut dalam julat ini. Pasukan NIST ASG juga menggunakan kaedah dan kod atom tercanggih untuk pengiraan spektrum berskala besar berketepatan tinggi. Keupayaan yang terbukti harus memenuhi permintaan untuk data yang tepat mengenai sumber plasma masa depan untuk EUVL. Harus diingat bahawa apabila wakil industri dimaklumkan tentang sumber masa depan untuk EUV, mereka menyatakan bahawa tidak ada rancangan awam untuk menggunakan bahan selain timah sebagai sumber dalam jangka masa terdekat.

Ringkasnya, pihak berkepentingan industri ingin memodelkan plasma timah, dan kerja yang dilakukan oleh NIST boleh menyokong lebih banyak usaha, tetapi ia memerlukan pelaburan. Di samping itu, jurutera reka bentuk dan saintis akan mendapati ia berharga untuk menyepadukan mana-mana kod tersebut ke dalam perisian komersial untuk mengoptimumkan kapasiti pengeluaran cip EUV. Perbincangan pada mesyuarat kumpulan kerja adalah teknikal, tetapi bagaimana untuk mengintegrasikan mana-mana kod sedemikian dengan rakan kongsi komersial untuk memastikan kepentingan syarikat AS turut dibincangkan. Akhir sekali, pemodelan plasma dan interaksi boleh membantu mengurangkan kesan negatif serpihan pada komponen EUVL, yang akan dibincangkan dalam bahagian 2.4.2. 

2.4 Pencirian Komponen yang Berinteraksi dengan EUV

Bahagian ini merangkumi dua komponen pengimbas EUVL yang berinteraksi dengan cahaya EUV: (1) photoresist dan (2) cermin koleksi. Peserta industri kumpulan kerja mengangkat tema keseluruhan mengenai keperluan pembuatan volum tinggi (HVM). Secara khususnya, minat HVM tertumpu terutamanya pada peningkatan hasil dan daya pemprosesan cip yang dihasilkan menggunakan EUVL. Penyelesaian metrologi yang berpotensi pada masa ini tersedia untuk NIST akan dibincangkan dalam Bahagian 2.

2.4.1 Photoresist: Perihalan Sifat Polimer

Pemprosesan fotoresist adalah penting kepada industri semikonduktor. Corak skala nano yang dihasilkan oleh fotolitografi diperlukan untuk semua komponen peranti dan struktur yang berkaitan (daripada saluran dalam transistor kesan medan (FET) kepada sambungan elektrik antara peranti). Peraturan Sewa menyatakan bahawa bilangan terminal atau sambung bertambah dengan bilangan blok atau pagar logik. Ini berkaitan dengan tahap unit, manakala unit standard mengecut, begitu juga sambungan kepada unit. Konsep ini telah ditunjukkan dalam Rajah 8.

Peserta industri menekankan keperluan untuk mengurangkan jarak secara aktif dengan menggunakan seni bina bateri baharu dan bahan peranti baharu. Persidangan itu juga membincangkan kesukaran untuk mencapai pembuatan volum tinggi (HVM) struktur dan bahan unit baharu, dengan hasil menjadi isu utama. Sebagai contoh, diberikan 10^10 titik hubungan setiap cip dan hasil acuan Yd=baik mati/jumlah mati, sekurang-kurangnya 99% mesti dicapai. Dalam sistem, pemproses Intel Core generasi ketiga (quad-core) mengandungi 1.48 bilion transistor. Jika terdapat hasil 99%, 1.48 juta transistor akan rosak - matlamatnya ialah hasil 99.99996% atau 6 Sigma (6A). Hasil mestilah sangat baik, dan ia bergantung pada kawalan proses dan kecacatan. Jika hasil adalah mencukupi, kos pengeluaran cip EUV ditentukan oleh produktiviti (throughput). Dalam erti kata lain, resolusi padang yang lebih baik diperlukan tetapi tidak mencukupi untuk HVM.

Akan bersambung...