การวัดด้วยรังสีเมตริกสัมบูรณ์มีความสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับการพัฒนากระบวนการพิมพ์หินและการทดสอบการยอมรับเครื่องมือ แต่ยังสำหรับความเข้าใจเชิงปริมาณของกระบวนการสร้างแสง EUV ด้วย การสร้างแบบจำลองเชิงคาดการณ์ของกระบวนการนี้ยังล้าหลังการพัฒนาเครื่องมือ EUV อีกด้วย การปรับปรุงความแม่นยำของโมเดลต้องใช้ข้อมูลการทดลองที่แม่นยำสำหรับทั้งอินพุตและเอาต์พุตของโมเดล ในบริบทของการสร้างแสง EUV ทางอุตสาหกรรม การพัฒนาเครื่องมือมาตรวิทยาการแผ่รังสีใหม่โดยเฉพาะสำหรับเลเซอร์อินฟราเรดและแสง 13.5 นาโนเมตรจะให้ข้อมูลดังกล่าว

ขาดความร่วมมือทางอุตสาหกรรมเนื่องจากเครื่องมือพิมพ์หินทางอุตสาหกรรมที่กล่าวถึงในที่นี้เป็นเครื่องมือเดียวที่สามารถสร้างปริมาณแสงที่เครื่องตรวจจับเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัด เมื่อพิจารณาถึงทรัพย์สินทางปัญญาที่เกี่ยวข้องกับเครื่องมือเหล่านี้จำนวนมาก จึงเป็นเรื่องสำคัญที่รัฐบาลและตัวแทนในอุตสาหกรรมจะต้องร่วมมือกัน การอภิปรายเบื้องต้นในการประชุมคณะทำงานระบุว่าอุตสาหกรรมไม่เต็มใจที่จะหารือในรายละเอียดที่เกี่ยวข้องโดยไม่มีการคุ้มครองข้อตกลงการรักษาความลับ

2.3 ฟิสิกส์พลาสมาและการสร้างแบบจำลอง: ปฏิกิริยาระหว่างแสงและสสาร

EUVL ใช้โฟตอน 13.5 นาโนเมตรในการผลิตวงจรรวม แหล่งที่มาหลักของแสงนี้คือพลาสมาดีบุกที่ร้อนจัดซึ่งสร้างโดยเลเซอร์อันทรงพลัง พารามิเตอร์เลเซอร์ได้รับการปรับเพื่อสร้างไอออนดีบุกซึ่งส่วนใหญ่ปล่อยออกมาใกล้ 13.5 นาโนเมตร (เช่น Sn10+-Sn15+) ในขณะที่คุณสมบัติพลาสมาส่วนใหญ่ได้รับการสำรวจในการทดลองจำนวนมาก การสนับสนุนทางทฤษฎีที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาแหล่งพลาสมาดีบุกที่ดีขึ้น การอภิปรายเกี่ยวกับฟิสิกส์พลาสมา รวมถึงการนำเสนอต่างๆ ตลอดการประชุมคณะทำงาน ได้รับการรวมไว้เป็นส่วนหนึ่งของรายงาน เนื้อหาในส่วนนี้จะมุ่งเน้นไปที่ฟิสิกส์พลาสมา สถานะทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน และความต้องการของอุตสาหกรรมของสหรัฐอเมริกาและนักวิจัยของ NIST เพื่อความก้าวหน้าในสาขานี้

โดยทั่วไปการคำนวณการปล่อยแสงขั้นสูงจากพลาสมาดีบุกที่ผลิตด้วยเลเซอร์จะดำเนินการโดยใช้รหัสการชนกันรังสี (CR) ขนาดใหญ่ที่พยายามอธิบายกระบวนการทางกายภาพที่สำคัญที่สุดที่นำไปสู่การปล่อยโฟตอน สิ่งเหล่านี้รวมถึงการกระตุ้นการชนกันของอิเล็กตรอน การลดการกระตุ้นและการเกิดไอออไนเซชัน การแผ่รังสี การรวมตัวกันใหม่ของอิเล็กตรอนสองอิเล็กตรอนและสามตัว และการทำให้ไอออนอัตโนมัติ และอื่นๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ การเคลื่อนย้ายรังสีและความทึบ รวมถึงการสร้างแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ของรังสีอาจจำเป็น

การสร้างแบบจำลองพลาสมายังถูกจำกัดด้วยความขาดแคลนข้อมูลเกี่ยวกับกลไกทางกายภาพพื้นฐานที่สนับสนุนปฏิกิริยาระหว่างวัสดุ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าในด้านวิศวกรรมพลาสมาแบบค่อยเป็นค่อยไป แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนแปลง เพื่อรองรับการผลิตในปริมาณมาก ความร่วมมือในห้องปฏิบัติการระหว่างภาครัฐและภาคอุตสาหกรรมพยายามทำความเข้าใจและควบคุมกระบวนการพลาสมา และได้รายงานความสำเร็จแล้ว ผู้เชี่ยวชาญด้านการจำลองทางอุตสาหกรรมยังชี้ให้เห็นว่าการจำลองที่ซับซ้อนครอบคลุมโดเมนทางกายภาพหลายโดเมนในช่วงเวลาที่ต่างกันอย่างไร

การสร้างแบบจำลองพลาสมาอยู่ในสถานะของคำถามที่ไม่ได้รับการแก้ไขเกี่ยวกับการปฏิบัติจริงในการชี้แนะความพยายามทางวิศวกรรมเพื่อปรับปรุงการสร้างและประสิทธิภาพของแสง EUV ตัวอย่างเช่น การสร้างแบบจำลองโฟตอนนอกย่านความถี่ตลอดจนการปล่อยไอออนและอิเล็กตรอนสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเชิงคาดการณ์ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตชิปได้อย่างมาก อีกประเด็นที่น่าสนใจคือปฏิกิริยาระหว่างโฟตอน อิเล็กตรอน และเคมีในการต้านทาน EUV ซึ่งเป็นงานวิจัยที่กำลังมีความสนใจในอุตสาหกรรม EUVL ดังนั้นการสร้างแบบจำลองฟิสิกส์พลาสมาจึงเกี่ยวข้องกับส่วนประกอบทางแสงของ EUV เช่นกัน อุปกรณ์และวัสดุด้านแสงของ EUV จะครอบคลุมอยู่ในหัวข้อต่อไปนี้ (2.4)

ในช่วงสามปีที่ผ่านมา ชุมชนการสร้างแบบจำลอง EUVL ได้เริ่มต้นโปรแกรมการตรวจสอบและการเปรียบเทียบระยะยาวสำหรับรหัส CR โดยจัดเวิร์กช็อปการเปรียบเทียบรหัส EUVL แนวทางนี้จำลองมาจากชุดเวิร์กช็อปการเปรียบเทียบรหัสที่ไม่ใช่ LTE ซึ่งจัดโดย NIST Atomic Spectroscopy Group (ASG) มานานกว่า 25 ปี ด้วยเหตุนี้ NIST Atomic Spectroscopy Group (ASG) จึงได้รับมอบหมายให้พัฒนาฐานข้อมูล EUVL ใหม่และเครื่องมือเปรียบเทียบที่ทันสมัยสำหรับการเปรียบเทียบรหัส CR สำหรับ EUVL อย่างชาญฉลาด จนถึงขณะนี้ งานที่อธิบายไว้ประสบความสำเร็จโดยไม่ได้รับการสนับสนุนทางการเงินโดยตรง และผู้เข้าร่วมเวิร์กช็อป EUVL สองรายการล่าสุดได้ใช้ฐานข้อมูลและอินเทอร์เฟซผู้ใช้เพื่อเปรียบเทียบแพ็คเกจซอฟต์แวร์ของตน อย่างไรก็ตาม การประชุมเชิงปฏิบัติการในอนาคตมีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์พารามิเตอร์ทางกายภาพใหม่ๆ ที่ต้องมีการปรับเปลี่ยนฐานข้อมูลและอินเทอร์เฟซผู้ใช้อย่างกว้างขวาง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเงินทุนที่มั่นคงเพื่อบ่งชี้ถึงความมุ่งมั่นในระยะยาวในหลายปีเพื่อสนับสนุนการพัฒนาสาขาการวิจัยนี้

ทิศทางในอนาคตประการหนึ่งที่รายงานโดยนักวิจัยของ NIST คือการศึกษารูปแบบความยาวคลื่นที่สั้นลงโดยอาศัยความพร้อมของตัวสะท้อนแสงหลายชั้นเป็นหลัก สิ่งนี้จะสร้างโฟตอนที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าที่เกิดจากธาตุที่หนักกว่าดีบุกในสถานะไอออไนเซชันที่สูงกว่า (เรียกว่า "เกิน EUV") น่าเสียดายที่ชุมชนการวิจัยในวงกว้างขาดความรู้เพียงพอเกี่ยวกับสเปกตรัมขององค์ประกอบ Z สูงที่มีการแตกตัวเป็นไอออนมากกว่า 20 เท่า NIST Atomic Spectroscopy Group (ASG) มีความสามารถทั้งด้านการทดลองและทางทฤษฎีเพื่อให้ชุมชน EUVL ได้รับข้อมูลที่แม่นยำที่สุดเกี่ยวกับข้อมูลทางสเปกโทรสโกปีสำหรับแหล่งพลาสมาในอนาคต ด้วยเหตุนี้ NIST Electron Beam Ion Trap (EBIT) จึงไม่เพียงแต่สร้างไอออนที่มีประจุสูงถึง 70+ เท่านั้น แต่ยังสามารถบันทึกสเปกตรัมที่แม่นยำและละเอียดที่สุดใน EUV และสเปกตรัมแบบอ่อนภายในช่วงนี้อีกด้วย ทีมงาน NIST ASG ยังใช้วิธีการและรหัสอะตอมที่ล้ำสมัยสำหรับการคำนวณสเปกตรัมขนาดใหญ่ที่มีความแม่นยำสูง ความสามารถที่ได้รับการพิสูจน์แล้วควรตอบสนองความต้องการข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับแหล่งพลาสมาในอนาคตสำหรับ EUVL ควรสังเกตว่าเมื่อตัวแทนอุตสาหกรรมได้รับแจ้งเกี่ยวกับทรัพยากรในอนาคตสำหรับ EUV พวกเขาระบุว่าไม่มีแผนสาธารณะที่จะใช้วัสดุอื่นนอกเหนือจากดีบุกเป็นแหล่งในระยะสั้น

โดยสรุป ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในอุตสาหกรรมต้องการสร้างแบบจำลองพลาสมาดีบุก และงานที่ NIST ดำเนินการอยู่สามารถรองรับความพยายามได้มากขึ้น แต่จะต้องมีการลงทุน นอกจากนี้ วิศวกรออกแบบและนักวิทยาศาสตร์จะพบว่าการบูรณาการโค้ดดังกล่าวเข้ากับซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกำลังการผลิตชิป EUV ถือเป็นเรื่องมีคุณค่า การอภิปรายในการประชุมคณะทำงานเป็นเรื่องเกี่ยวกับด้านเทคนิค แต่จะมีการหารือถึงวิธีการบูรณาการรหัสดังกล่าวกับพันธมิตรทางการค้าเพื่อให้แน่ใจว่าผลประโยชน์ของบริษัทในสหรัฐฯ ก็ได้มีการพูดคุยกันเช่นกัน สุดท้ายนี้ การสร้างแบบจำลองพลาสมาและการโต้ตอบสามารถช่วยลดผลกระทบด้านลบของเศษซากบนส่วนประกอบ EUVL ซึ่งจะกล่าวถึงในหัวข้อ 2.4.2 

2.4 การระบุลักษณะของส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยากับ EUV

ในส่วนนี้ครอบคลุมถึงสององค์ประกอบของเครื่องสแกน EUVL ที่โต้ตอบกับแสง EUV: (1) โฟโตรีซิสต์ และ (2) กระจกสะสม ผู้เข้าร่วมในอุตสาหกรรมของคณะทำงานได้หยิบยกประเด็นหลักโดยรวมเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านการผลิตที่มีปริมาณสูง (HVM) โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสนใจของ HVM มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มผลผลิตและปริมาณงานของชิปที่ผลิตโดยใช้ EUVL เป็นหลัก โซลูชันมาตรวิทยาที่เป็นไปได้ที่ NIST มีอยู่ในปัจจุบันจะกล่าวถึงในส่วนที่ 2

2.4.1 ตัวต้านทานแสง: คำอธิบายคุณสมบัติของโพลีเมอร์

การประมวลผลด้วยแสงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ รูปแบบระดับนาโนที่ผลิตโดยการพิมพ์หินด้วยแสงจำเป็นสำหรับส่วนประกอบของอุปกรณ์ทั้งหมดและโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง (จากช่องสัญญาณในทรานซิสเตอร์แบบ field-effect (FET) ไปจนถึงการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างอุปกรณ์) กฎการเช่าระบุว่าจำนวนเทอร์มินัลหรือการเชื่อมต่อระหว่างกันเพิ่มขึ้นตามจำนวนบล็อกหรือเกตแบบลอจิคัล สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับระดับยูนิต ในขณะที่ยูนิตมาตรฐานหดตัว การเชื่อมต่อกับยูนิตก็เช่นกัน แนวคิดนี้แสดงไว้ในรูปที่ 8

ผู้เข้าร่วมในอุตสาหกรรมเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการลดระยะห่างโดยการใช้สถาปัตยกรรมแบตเตอรี่ใหม่และวัสดุอุปกรณ์แบบใหม่ การประชุมยังได้หารือถึงความยากลำบากในการบรรลุการผลิตในปริมาณมาก (HVM) ของโครงสร้างหน่วยและวัสดุใหม่ โดยผลผลิตเป็นประเด็นสำคัญ ตัวอย่างเช่น เมื่อกำหนดจุดสัมผัส 10^10 จุดต่อชิปและผลผลิตแม่พิมพ์ Yd=แม่พิมพ์ที่ดี/แม่พิมพ์ทั้งหมด จะต้องได้อย่างน้อย 99% ในระบบ โปรเซสเซอร์ Intel Core รุ่นที่สาม (ควอดคอร์) ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ 1.48 พันล้านตัว หากมีอัตราผลตอบแทน 99% ทรานซิสเตอร์ 1.48 ล้านตัวจะเสีย เป้าหมายคืออัตราผลตอบแทน 99.99996% หรือ 6 Sigma (6A) ผลผลิตจะต้องดีมาก และขึ้นอยู่กับการควบคุมกระบวนการและข้อบกพร่อง หากผลผลิตเพียงพอ ต้นทุนการผลิตชิป EUV จะถูกกำหนดโดยประสิทธิภาพการผลิต (ปริมาณงาน) กล่าวอีกนัยหนึ่ง จำเป็นต้องมีความละเอียดของระดับเสียงที่ดีกว่าแต่ไม่เพียงพอสำหรับ HVM

ยังมีต่อ...