2.5 EUV เป็นเครื่องมือวิเคราะห์

ในการประชุมคณะทำงาน นักวิจัยจาก NIST ได้หารือเกี่ยวกับประเด็นหลัก 1 ประการที่เกี่ยวข้องกับการใช้ EUV เป็นเครื่องมือวิเคราะห์เพื่อช่วยอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ สามวิธีในการใช้แสง EUV เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ ได้แก่ (2) การสร้างฮาร์โมนิกสูง (HHG) (3) การแผ่รังสีซินโครตรอน และ (3) การตรวจเอกซเรย์โพรบอะตอมมิก การสร้างฮาร์มอนิกสูงให้พื้นที่ขนาดกะทัดรัด ช่วยให้สามารถติดตั้งในศูนย์วิจัยและการผลิตที่สามารถเข้าถึงขนาด วัสดุ และคุณลักษณะไดนามิกของอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ระดับต่ำกว่านาโนเมตรได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งโดยทั่วไปจะทำการศึกษาโดยใช้แหล่งกำเนิดรังสีซินโครตรอน แหล่งกำเนิดรังสีซินโครตรอนช่วยให้สามารถศึกษาแง่มุมต่างๆ ของ EUVL และให้ความสามารถเพิ่มเติมในการศึกษาการสลายตัวของกระจกสะสม การตรวจเอกซเรย์โพรบอะตอมเป็นเทคนิคเดียวที่สามารถจัดทำแผนที่เคมี XNUMX มิติในระดับอะตอมด้วยความละเอียดไอโซโทปต่ำกว่านาโนเมตรสำหรับองค์ประกอบใดๆ ในตารางธาตุ ซึ่งสามารถใช้สำหรับการศึกษาเครื่องวัดแสงแบบ EUV

อุตสาหกรรมได้ให้ข้อเสนอแนะที่มีคุณค่าเกี่ยวกับการใช้เครื่องมือเหล่านี้ในการช่วยเหลือการผลิต EUVL คณะกรรมการกฎหมายของ NIST จะต้องดำเนินการเชิงรุกเพื่อพัฒนาโซลูชันเพื่อตอบสนองคำขอของผู้มีโอกาสร่วมงานสำหรับข้อตกลงไม่เปิดเผยข้อมูล (NDA) ในขณะเดียวกันก็ปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายและการบริหารเฉพาะที่เกิดขึ้นจากการจ้างงานของรัฐบาลกลาง โดยห้ามมิให้ตนเองหรือองค์กรของพวกเขาปฏิบัติตามสัญญาภายนอกใดๆ อย่างชัดเจน .

2.5.1 การสร้างฮาร์มอนิกสูง (HHG)

ในขณะที่ EUVL ผลักดันการพิมพ์หินไปสู่ระบบการปกครองในระดับต่ำกว่านาโนเมตร อุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์กำลังเรียกร้องให้มีเทคนิคการวัดและมาตรวิทยาใหม่ๆ ที่ NIST มีโครงการที่กำลังดำเนินการโดยใช้ความยาวคลื่นสั้นของ EUV ในการตรวจสอบขนาด วัสดุ และคุณลักษณะไดนามิกของอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในระดับต่ำกว่านาโนเมตรลึก แหล่งกำเนิดแสงการสร้างฮาร์โมนิกสูง (HHG) ของ NIST เป็นแหล่งกำเนิดแบบบรอดแบนด์ (ครอบคลุมพลังงานโฟตอน 20-100 eV) ที่เร็วเป็นพิเศษ (พัลส์ 20 เฟมโตวินาที) และแหล่งกำเนิดที่สอดคล้องกัน (คล้ายเลเซอร์) การครอบคลุมสเปกตรัมที่กว้างช่วยให้สามารถเข้าถึงการเปลี่ยนระดับแกนกลางในวัสดุที่เกี่ยวข้องจำนวนมากสำหรับการวัดอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์และชั้นเฉพาะ ดังแสดงในรูปที่ 13 โดยทั่วไปการวัดดังกล่าวจะดำเนินการโดยใช้แหล่งกำเนิดรังสีซินโครตรอน อย่างไรก็ตาม ด้วยขนาดที่กะทัดรัดของแหล่งที่มาของ HHG ทำให้สามารถติดตั้งใช้งานในศูนย์วิจัยและการผลิตที่มีการเข้าถึงอย่างต่อเนื่อง รูปที่ 14 แสดงภาพถ่ายของระบบปัจจุบันที่ทำงานที่ NIST Physical Measuring Laboratory (PML) ซึ่งมีขนาดพอดีภายในพื้นที่ห้องปฏิบัติการทั่วไป

รูปที่ 13 แสดงสเปกตรัมเอาท์พุตพลังงานโฟตอนของแหล่งกำเนิดการสร้างฮาร์มอนิกสูง (HHG) ของ NIST และตำแหน่งของการเปลี่ยนระดับแกนกลางอะตอมหลายๆ ระดับในวัสดุที่เกี่ยวข้อง

รูปที่ 14 ภาพถ่ายของแหล่งกำเนิด HHG ซึ่งอยู่ที่ NIST และอุปกรณ์ประกอบ

ความกว้างพัลส์ที่สั้นทำให้สามารถวัดการหมุนและการถ่ายเทความร้อนแบบไดนามิกได้ ความสำเร็จล่าสุดประการหนึ่งคือการพัฒนาเครื่องกำเนิดหวีความถี่ที่ซิงโครไนซ์กับพัลส์ EUV โดยมีความกระวนกระวายใจดีกว่าสองพิโควินาที รูปที่ 15 สาธิตการซิงโครไนซ์กับสัญญาณ 40 GHz นี่เป็นการปรับปรุงขนาดประมาณหนึ่งลำดับความสำคัญเมื่อเทียบกับสิ่งที่สามารถทำได้บนเครื่องเร่งซินโครตรอน ซึ่งช่วยให้เราทำการวัดที่ความถี่การทำงานของอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ได้ ช่วยให้สามารถวัดการไหลของความร้อนและการขนส่งสปินภายในและภายนอกอุปกรณ์การทำงานได้แบบเรียลไทม์

รูปที่ 15 สัญญาณ 40 GHz บนออสซิลโลสโคปสุ่มตัวอย่าง พัลส์ทริกเกอร์ (สีแดง) ได้มาจากพัลส์ที่ใช้ในระบบการสร้างฮาร์มอนิกสูง ซึ่งแสดงให้เห็นโดยตรงถึงการซิงโครไนซ์ระหว่างฮาร์โมนิกสูงและสัญญาณ 40 GHz

ในที่สุด การเชื่อมโยงกันของแสงทำให้เกิดเทคนิคการถ่ายภาพแบบไร้เลนส์ เช่น การสร้างภาพการเลี้ยวเบนที่สอดคล้องกัน ภาพสามมิติ และโฮโลแกรม ซึ่งสามารถให้ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่ความยาวคลื่น EUV ความสามารถนี้ทำให้ NIST สามารถสร้างอิมเมจอุปกรณ์ที่ใช้งานได้โดยตรง แม้ว่างานนี้ที่ NIST จะยังไม่เสร็จสมบูรณ์ก็ตาม รูปที่ 16 แสดงผลการรวม ptychography เข้ากับการสะท้อนแสงเพื่อวัดการกระจายเชิงพื้นที่ด้านข้างของสารเจือปนในซิลิคอน วิธีการนี้ช่วยให้สามารถประเมินอินเทอร์เฟซและการกระจายสารเจือปนแบบไม่ทำลายในไมโครอิเล็กทรอนิกส์

รูปที่ 16 ตัวอย่างการระบุลักษณะการกระจายตัวของสารเจือปนในระดับนาโน 3 มิติโดยใช้การผสมผสานระหว่างการสะท้อนกลับและ ptychography ที่มา: Tanksalvala

ในการประชุมคณะทำงาน ตัวแทนอุตสาหกรรมกล่าวถึงการวิเคราะห์ส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์บนเวเฟอร์เพื่อระบุข้อบกพร่องจะมีประโยชน์ได้อย่างไร โดยเฉพาะ Golani และคณะ แสดงให้เห็นว่าการแยกการจำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างแสงและการจำลองด้วยแสงในการจำลองอย่างเป็นระบบทำให้สามารถทดสอบการกำหนดค่าทางแสงจำนวนมากในระยะเวลาอันสั้นระหว่างขั้นตอนหลังการประมวลผลได้อย่างไร โกลานี และคณะ การจำลองดำเนินการโดยใช้โปรแกรมแก้ปัญหาเชิงพาณิชย์ของ Ansys และมีแฝดดิจิทัลที่ทรงพลัง

ยังมีต่อ...