2.5 Analitik Araç Olarak EUV

Çalışma grubu toplantısında NIST araştırmacıları, EUV'nin yarı iletken imalat endüstrisine yardımcı olacak analitik bir araç olarak kullanılmasıyla ilgili üç ana temayı tartıştı. EUV ışığını analitik bir teknik olarak kullanmanın üç yöntemi şunlardır: (1) yüksek harmonik üretim (HHG), (2) sinkrotron radyasyonu ve (3) atomik prob tomografisi. Yüksek harmonik üretimi, tipik olarak senkrotron radyasyon kaynakları kullanılarak incelenen derin nanometre altı seviyeli mikroelektronik cihazların boyutlarına, malzemelerine ve dinamik özelliklerine sürekli erişim ile araştırma ve üretim tesislerinde konuşlandırmaya olanak tanıyan kompakt bir ayak izi sunar. Synkrotron radyasyon kaynakları, EUVL'nin çeşitli yönlerinin incelenmesine olanak tanır ve toplayıcı aynaların bozunmasını incelemek için ek yetenekler sağlar. Atomik prob tomografisi, EUV fotorezistlerinin incelenmesi için kullanılabilen, periyodik tablodaki herhangi bir element için nanometre altı izotopik çözünürlükle atom seviyesinde 3 boyutlu kimyasal haritalama sağlayabilen tek tekniktir.

Sektör, bu araçların EUVL üretimine yardımcı olmadaki potansiyel kullanımları hakkında değerli geri bildirimler sağlamıştır. NIST hukuk komitesi, federal istihdamdan kaynaklanan benzersiz yasal ve idari gereklilikleri yerine getirirken, kendilerinin veya kuruluşlarının herhangi bir harici sözleşmeye uymasını açıkça yasaklarken, potansiyel işbirlikçilerin Gizlilik Anlaşmaları (NDA) taleplerini karşılamak için çözümler geliştirmek üzere proaktif eylemlerde bulunmalıdır. .

2.5.1 Yüksek Harmonik Üretimi (HHG)

EUVL, litografiyi derin nanometre altı ölçek rejimine doğru iterken, mikroelektronik endüstrisi yeni ölçüm ve metroloji teknikleri için çağrıda bulunuyor. NIST'te, mikroelektronik cihazların boyutlarını, malzemelerini ve dinamik özelliklerini derin nanometre altı ölçekte araştırmak için EUV'nin kısa dalga boyunu kullanan devam eden bir proje var. NIST'in yüksek harmonik üretimli (HHG) ışık kaynağı, geniş bantlı (20-100 eV foton enerjilerini kapsayan), ultra hızlı (20 femtosaniye darbe) ve tutarlı (lazer benzeri) bir kaynaktır. Geniş spektral kapsam, Şekil 13'te gösterildiği gibi, mikroelektronik cihazların ve belirli katmanların ölçümleri için birçok ilgili malzemedeki çekirdek seviyesi geçişlerine erişim sağlar. Bu tür ölçümler genellikle senkrotron radyasyon kaynakları kullanılarak gerçekleştirilir. Bununla birlikte, HHG kaynaklarının kompakt kaplama alanı, sürekli erişimle araştırma ve üretim tesislerinde kullanıma olanak tanır. Şekil 14'te, tipik laboratuvar alanına sığan, NIST Fiziksel Ölçüm Laboratuvarı'nda (PML) çalışan mevcut sistemin bir fotoğrafı gösterilmektedir.

Şekil 13, NIST yüksek harmonik üretim (HHG) kaynağının foton enerjisi çıkış spektrumunu ve ilgili malzemelerdeki çeşitli atomik çekirdek seviyesi geçişlerinin konumlarını göstermektedir.

Şekil 14. NIST'te bulunan HHG kaynağının ve beraberindeki enstrümantasyonun fotoğrafı.

Kısa darbe genişliği, dönüş ve termal taşınımın dinamik ölçümlerine olanak sağlar. Son zamanlardaki başarılardan biri, iki pikosaniyeden daha iyi titreşime sahip, EUV darbeleriyle senkronize edilmiş bir frekans tarak üretecinin geliştirilmesidir. Şekil 15, 40 GHz sinyalle bu senkronizasyonu göstermektedir. Bu, bir sinkrotron hızlandırıcıda elde edilebilecek olanla karşılaştırıldığında yaklaşık bir büyüklük mertebesinde bir gelişmedir ve mikroelektronik cihazların çalışma frekanslarında ölçümler yapmamıza olanak tanır. Bu, fonksiyonel cihazların içindeki ve dışındaki ısı akışı ve dönüş aktarımının gerçek zamanlı ölçümlerine olanak sağlar.

Şekil 15. Örnekleme osiloskopundaki 40 GHz sinyal. Tetikleyici darbe (kırmızı), yüksek harmonik üretim sisteminde kullanılan darbelerden türetilir ve yüksek harmonikler ile 40 GHz sinyali arasındaki senkronizasyonu doğrudan gösterir.

Son olarak, ışığın tutarlılığı, EUV dalga boylarında uzamsal çözünürlük sağlayabilen tutarlı kırınımlı görüntüleme, tipografi ve holografi gibi merceksiz görüntüleme tekniklerini mümkün kılar. Bu yetenek, NIST'in işlevsel cihazları doğrudan görüntülemesine olanak tanır, ancak bu çalışma NIST'te tamamlanmamıştır. Şekil 16, silikondaki katkı maddelerinin yanal uzaysal dağılımını ölçmek için fitografiyi reflektometriyle birleştirmenin sonucunu gösterir. Bu yaklaşım, mikroelektronikteki arayüzlerin ve katkı dağılımlarının tahribatsız olarak değerlendirilmesine olanak sağlar.

Şekil 16. Reflektometri ve tipografi kombinasyonu kullanılarak katkı maddesi dağılımının 3 boyutlu nano ölçekli karakterizasyonu örneği. Kaynak: Tanksalvala.

Çalışma grubu toplantısında endüstri temsilcileri, kusurları tespit etmek için plakalar üzerindeki yarı iletken bileşenlerin analiz edilmesinin nasıl faydalı olabileceğinden bahsetti. Özellikle Golani ve ark. ışık-yapı etkileşimlerinin simülasyonunun sistematik bir simülasyonda optik simülasyondan ayrılmasının, birçok optik konfigürasyonun son işlem sırasında nispeten kısa bir sürede test edilmesine nasıl olanak sağladığını gösterdi. Golani ve ark. Simülasyon, Ansys ticari çözücüsü kullanılarak gerçekleştirildi ve güçlü bir dijital ikize sahipti.

Devam edecek...