2.5 EUV sebagai Alat Analisis

Pada mesyuarat kumpulan kerja, penyelidik dari NIST membincangkan tiga tema utama yang berkaitan dengan menggunakan EUV sebagai alat analisis untuk membantu industri pembuatan semikonduktor. Tiga kaedah untuk menggunakan cahaya EUV sebagai teknik analisis ialah: (1) penjanaan harmonik tinggi (HHG), (2) sinaran sinkrotron, dan (3) tomografi probe atom. Penjanaan harmonik tinggi menawarkan jejak padat, membolehkan penggunaan dalam kemudahan penyelidikan dan pembuatan dengan akses berterusan kepada dimensi, bahan dan ciri dinamik peranti mikroelektronik peringkat sub-nanometer dalam, yang biasanya dikaji menggunakan sumber sinaran segerak. Sumber sinaran synchrotron membolehkan mengkaji pelbagai aspek EUVL dan menyediakan keupayaan tambahan untuk mengkaji degradasi cermin pengumpul. Tomografi probe atom ialah satu-satunya teknik yang boleh menyediakan pemetaan kimia 3D pada tahap atom dengan resolusi isotop sub-nanometer untuk mana-mana unsur pada jadual berkala, yang boleh digunakan untuk kajian photoresists EUV.

Industri telah memberikan maklum balas yang berharga tentang potensi penggunaan alat ini dalam membantu pembuatan EUVL. Jawatankuasa undang-undang NIST mesti mengambil tindakan proaktif untuk membangunkan penyelesaian bagi memenuhi permintaan bakal kolaborator untuk Perjanjian Tanpa Pendedahan (NDA) sambil memenuhi keperluan undang-undang dan pentadbiran yang unik yang timbul daripada pekerjaan persekutuan, secara jelas melarang diri mereka atau organisasi mereka daripada mematuhi mana-mana kontrak luar. .

2.5.1 Penjanaan Harmonik Tinggi (HHG)

Memandangkan EUVL mendorong litografi lebih jauh ke dalam rejim skala sub-nanometer yang mendalam, industri mikroelektronik memerlukan teknik pengukuran dan metrologi baharu. Di NIST, terdapat projek berterusan yang menggunakan panjang gelombang pendek EUV untuk menyiasat dimensi, bahan dan ciri dinamik peranti mikroelektronik pada skala sub-nanometer dalam. Sumber cahaya penjanaan harmonik tinggi (HHG) NIST ialah jalur lebar (menjangkau tenaga foton 20-100 eV), ultrafast (20 denyut femtosaat) dan sumber koheren (seperti laser). Liputan spektrum luas membenarkan akses kepada peralihan peringkat teras dalam banyak bahan yang berkaitan untuk pengukuran peranti mikroelektronik dan lapisan tertentu, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 13. Pengukuran sedemikian biasanya dilakukan menggunakan sumber sinaran segerak. Walau bagaimanapun, jejak padat sumber HHG membolehkan penggunaan dalam kemudahan penyelidikan dan pembuatan dengan akses berterusan. Rajah 14 menunjukkan gambar sistem semasa yang beroperasi di Makmal Pengukuran Fizikal (PML) NIST, yang sesuai dalam ruang makmal biasa.

Rajah 13 menunjukkan spektrum keluaran tenaga foton bagi sumber penjanaan harmonik tinggi (HHG) NIST dan kedudukan beberapa peralihan tahap teras atom dalam bahan yang berkaitan.

Rajah 14. Gambar sumber HHG yang terletak di NIST dan instrumentasi yang disertakan.

Lebar nadi pendek membolehkan pengukuran dinamik putaran dan pengangkutan terma. Satu kejayaan baru-baru ini ialah pembangunan penjana sikat frekuensi yang disegerakkan dengan denyutan EUV, dengan jitter lebih baik daripada dua picosaat. Rajah 15 menunjukkan penyegerakan ini dengan isyarat 40 GHz. Ini adalah peningkatan kira-kira satu susunan magnitud berbanding dengan apa yang boleh dicapai pada pemecut synchrotron, yang membolehkan kami melakukan pengukuran pada frekuensi operasi peranti mikroelektronik. Ini membolehkan pengukuran masa nyata aliran haba dan pengangkutan putaran di dalam dan di luar peranti berfungsi.

Rajah 15. Isyarat 40 GHz pada osiloskop pensampelan. Nadi pencetus (berwarna merah) diperoleh daripada denyutan yang digunakan dalam sistem penjanaan harmonik tinggi, secara langsung menunjukkan penyegerakan antara harmonik tinggi dan isyarat 40 GHz.

Akhir sekali, keselarasan cahaya membolehkan teknik pengimejan tanpa kanta seperti pengimejan difraksi koheren, ptychography dan holografi, yang boleh memberikan resolusi spatial pada panjang gelombang EUV. Keupayaan ini membolehkan NIST untuk terus imej peranti berfungsi, walaupun kerja ini belum selesai di NIST. Rajah 16 menunjukkan hasil penggabungan ptychography dengan reflectometry untuk mengukur taburan spatial sisi dopan dalam silikon. Pendekatan ini membolehkan penilaian tidak merosakkan antara muka dan pengagihan dopan dalam mikroelektronik.

Rajah 16. Contoh pencirian skala nano 3D bagi taburan dopan menggunakan gabungan reflekometri dan ptychography. Sumber: Tanksalvala.

Pada mesyuarat kumpulan kerja, wakil industri menyebut bagaimana menganalisis komponen semikonduktor pada wafer untuk mengenal pasti kecacatan boleh berguna. Secara khusus, Golani et al. menunjukkan bagaimana pengasingan simulasi interaksi struktur cahaya daripada simulasi optik dalam simulasi sistematik dibenarkan untuk menguji banyak konfigurasi optik dalam masa yang agak singkat semasa pasca pemprosesan. Golani et al. simulasi telah dilakukan menggunakan penyelesai komersial Ansys dan menampilkan kembar digital yang berkuasa.

Akan bersambung...