Mutlak radyometrik ölçüm, yalnızca litografi süreçlerinin ve cihaz kabul testlerinin geliştirilmesi için değil, aynı zamanda EUV ışık üretim süreçlerinin niceliksel olarak anlaşılması açısından da önemlidir. Bu sürecin tahmine dayalı modellemesi, EUV araçlarının geliştirilmesinin gerisinde kalmıştır. Model doğruluğunu artırmak, hem model girdileri hem de çıktıları için doğru deneysel veriler gerektirir. Endüstriyel EUV ışık üretimi bağlamında, kızılötesi lazerlere ve 13.5 nm ışığa özel yeni radyasyon metrolojisi araçlarının geliştirilmesi, bu tür verileri sağlayacaktır.

Endüstriyel işbirliği eksik çünkü burada tartışılan endüstriyel litografi araçları, bu dedektörlerin ölçmek üzere tasarlandığı ışık miktarlarını üretebilen tek araçlardır. Bu araçlarla ilişkili fikri mülkiyetlerin sayısı göz önüne alındığında, hükümet ve sektör temsilcilerinin işbirliği yapması önemli olacaktır. Çalışma grubu toplantılarındaki ön tartışmalar, sektörün bir gizlilik anlaşması korunmadan ilgili ayrıntıları tartışmak istemediğini gösteriyor.

2.3 Plazma Fiziği ve Modelleme: Işık-Madde Etkileşimleri

EUVL, entegre devreler üretmek için 13.5 nm fotonlar kullanıyor. Bu ışığın ana kaynağı, güçlü lazerler tarafından üretilen çok sıcak kalay plazmadır. Lazer parametreleri, ağırlıklı olarak 13.5 nm civarında yayan kalay iyonları (örneğin, Sn10+-Sn15+) üretecek şekilde ayarlanır. Çoğu plazma özelliği çok sayıda deneyde araştırılmış olsa da, daha iyi kalay plazma kaynaklarının geliştirilmesi için güvenilir ve etkili teorik destek çok önemlidir. Çalışma grubu toplantılarında yapılan çeşitli sunumlar da dahil olmak üzere plazma fiziği üzerine tartışmalar, raporun tek bir bölümünde birleştirildi. Bu bölüm plazma fiziğine, mevcut teknolojik duruma ve ABD endüstrisinin ve NIST araştırmacılarının bu alanda ilerlemek için ihtiyaçlarına odaklanmaktadır.

Lazerle üretilen kalay plazmalardan ışık emisyonunun gelişmiş hesaplamaları, tipik olarak, foton emisyonuna yol açan en önemli fiziksel süreçleri açıklamaya çalışan büyük ölçekli çarpışma ışınımlı (CR) kodlar kullanılarak gerçekleştirilir. Bunlar arasında elektron çarpışmalı uyarım, uyarılmanın giderilmesi ve iyonizasyon, ışınımsal, iki elektronlu ve üç cisimli rekombinasyon ve otoiyonizasyon yer alır. Ek olarak radyasyon taşınması ve opaklığının yanı sıra radyasyon hidrodinamiği modellemesi de gerekli olabilir.

Plazma modelleme, malzeme etkileşimlerini destekleyen temel fiziksel mekanizmalar hakkındaki bilgilerin azlığı nedeniyle de sınırlıdır. Bu, yüksek hacimli üretimi desteklemek için plazma mühendisliğinde dönüştürücü olmaktan ziyade artan ilerlemeye yol açabilir. Endüstri-hükümet laboratuvar ortaklıkları, plazma süreçlerini anlamaya ve kontrol etmeye çalışıyor ve başarılarını rapor ediyor. Endüstri simülasyon uzmanları ayrıca karmaşık simülasyonların farklı zaman ölçeklerinde birden fazla fiziksel alanı nasıl kapsadığına dikkat çekiyor.

Plazma modelleme, EUV ışık üretimini ve verimliliğini artırmaya yönelik mühendislik çabalarına rehberlik etmedeki pratikliğine ilişkin çözülmemiş sorular halinde mevcuttur. Örneğin, bant dışı fotonların modellenmesinin yanı sıra iyon ve elektron emisyonlarının modellenmesi, çip üretim verimliliğini büyük ölçüde artıracak öngörücü bilgiler sağlayabilir. Bir başka ilgi alanı da EUVL endüstrisinde devam eden bir araştırma konusu olan EUV direncindeki foton, elektron ve kimyasal etkileşimlerdir. Bu nedenle plazma fiziği modellemesi EUV optik bileşenleriyle de ilgilidir. EUV optik cihazları ve malzemeleri aşağıdaki bölümde (2.4) ele alınmaktadır.

Geçtiğimiz üç yılda EUVL modelleme topluluğu, EUVL kod karşılaştırma çalıştayları düzenleyerek CR kodları için uzun vadeli bir doğrulama ve kıyaslama programı başlattı. Bu yaklaşım, NIST Atomik Spektroskopi Grubu (ASG) tarafından 25 yılı aşkın süredir düzenlenen LTE dışı kod karşılaştırma çalıştayları serisinden sonra modellenmiştir. Bu nedenle, NIST Atomik Spektroskopi Grubu (ASG), EUVL için CR kodlarının akıllı bir şekilde karşılaştırılmasına yönelik yeni bir EUVL veritabanı ve modern bir karşılaştırma aracı geliştirmekle görevlendirildi. Şu ana kadar açıklanan çalışma, doğrudan mali destek olmadan başarıyla gerçekleştirildi ve en son iki EUVL çalıştayının katılımcıları, yazılım paketlerini karşılaştırmak için veritabanını ve kullanıcı arayüzünü kullandılar. Bununla birlikte, gelecekteki çalıştayların veritabanında ve kullanıcı arayüzünde kapsamlı değişiklikler gerektiren yeni fiziksel parametreleri analiz etmesi amaçlanmaktadır. Bu nedenle, bu araştırma alanının gelişimini desteklemek için birkaç yıllık uzun vadeli bir taahhüdü belirtmek için istikrarlı bir finansmana ihtiyaç vardır.

NIST araştırmacıları tarafından bildirilen geleceğe yönelik yönlerden biri, öncelikle çok katmanlı reflektörlerin mevcudiyetine dayalı olarak daha kısa dalga boyu şemalarını incelemektir. Bu, daha yüksek iyonlaşma durumlarında ("EUV'nin ötesinde" olarak adlandırılan) kalayın ötesindeki daha ağır elementlerin ürettiği fotonlardan daha kısa dalga boylarına sahip fotonlar üretecektir. Ne yazık ki, daha geniş araştırma topluluğu, 20'den fazla iyonizasyona sahip yüksek Z elementlerinin spektrumları hakkında yeterli bilgiye sahip değil. NIST Atomik Spektroskopi Grubu (ASG), EUVL topluluğuna gelecekteki plazma kaynakları için spektroskopik veriler hakkında en doğru bilgileri sağlayacak hem deneysel hem de teorik yeteneklere sahiptir. Bu amaçla, NIST Elektron Işını İyon Tuzağı (EBIT) yalnızca 70+'ye kadar yüke sahip iyonlar üretmekle kalmaz, aynı zamanda EUV'deki en hassas ve ayrıntılı spektrumları ve bu aralıktaki yumuşak spektrumları da kaydedebilir. NIST ASG ekibi ayrıca yüksek hassasiyetli, büyük ölçekli spektral hesaplamalar için en gelişmiş atomik yöntemleri ve kodları kullanır. Kanıtlanmış yetenekler, EUVL için gelecekteki plazma kaynaklarına ilişkin doğru veri talebini karşılamalıdır. Sektör temsilcilerinin EUV'nin gelecekteki kaynakları hakkında bilgilendirildiğinde, yakın vadede kalay dışındaki malzemelerin kaynak olarak kullanılmasına yönelik herhangi bir kamu planının bulunmadığını belirttiklerini belirtmek gerekir.

Özetle, sektör paydaşları kalay plazmayı modellemek istiyor ve NIST tarafından yürütülen çalışma daha fazla çabayı destekleyebilir ancak yatırım gerektirecektir. Ayrıca tasarım mühendisleri ve bilim insanları, EUV çip üretim kapasitesini optimize etmek için bu tür kodları ticari yazılımlara entegre etmenin değerli olduğunu düşüneceklerdir. Çalışma grubu toplantısındaki tartışmalar teknik nitelikteydi ancak ABD şirketlerinin çıkarlarını güvence altına almak için bu tür kuralların ticari ortaklarla nasıl entegre edileceği de tartışıldı. Son olarak, plazma ve etkileşimlerin modellenmesi, enkazın EUVL bileşenleri üzerindeki olumsuz etkisinin azaltılmasına yardımcı olabilir; bu, bölüm 2.4.2'de tartışılacaktır. 

2.4 EUV ile Etkileşime Giren Bileşenlerin Karakterizasyonu

Bu bölüm EUV ışığıyla etkileşime giren EUVL tarayıcıların iki bileşenini kapsar: (1) fotorezist ve (2) toplama aynaları. Çalışma grubunun endüstri katılımcıları, yüksek hacimli üretim (HVM) gereksinimlerine ilişkin genel bir temayı gündeme getirdi. Spesifik olarak, HVM'nin ilgisi temel olarak EUVL kullanılarak üretilen çiplerin verimini ve verimini artırmaya odaklanmıştır. Şu anda NIST'in kullanabileceği potansiyel metroloji çözümleri Bölüm 2'de tartışılacaktır.

2.4.1 Fotorezist: Polimer Özellik Açıklaması

Fotorezist işleme yarı iletken endüstrisi için kritik öneme sahiptir. Fotolitografi ile üretilen nano ölçekli desenler, tüm cihaz bileşenleri ve ilgili yapılar (alan etkili transistörlerdeki (FET'ler) kanallardan cihazlar arasındaki elektriksel ara bağlantılara kadar) için gereklidir. Rent kuralı, terminallerin veya ara bağlantıların sayısının, mantıksal blokların veya kapıların sayısıyla birlikte arttığını belirtir. Bu durum ünite seviyesiyle alakalıdır, standart üniteler küçülürken ünitelere olan bağlantılar da küçülür. Bu kavram Şekil 8'de gösterilmiştir.

Endüstri katılımcıları, yeni pil mimarisini ve yeni cihaz malzemelerini kullanarak mesafeyi aktif olarak azaltma ihtiyacını vurguluyor. Konferansta ayrıca yeni birim yapı ve malzemelerin yüksek hacimli üretimini (HVM) gerçekleştirmenin zorluğu tartışıldı; verim önemli bir sorundu. Örneğin, çip başına 10^10 temas noktası ve Yd=iyi kalıp/toplam kalıp şeklinde bir kalıp verimi verildiğinde, en az %99'a ulaşılmalıdır. Bir sistemde üçüncü nesil Intel Core işlemci (dört çekirdekli) 1.48 milyar transistör içerir. %99 verim varsa 1.48 milyon transistör arızalı olacaktır; hedef %99.99996 verim veya 6 Sigma (6A)'dır. Verimin çok iyi olması gerekir ve bu proses kontrolüne ve hatalara bağlıdır. Verim yeterliyse EUV yongaları üretmenin maliyeti üretkenliğe (verimliliğe) göre belirlenir. Başka bir deyişle, daha iyi perde çözünürlüğü gerekli ancak HVM için yeterli değil.

Devam edecek...