2.5.2.同步加速器：NIST SURF III

除了 NIST 用於分析半導體元件的實驗室規模 EUV 光外，Steve Grantham 博士還在工作小組會議期間展示了 NIST 同步加速器紫外線輻射設施 (SURF III) 的豐富資源。

當帶電粒子沿著彎曲路徑移動時，它們會發出同步加速器輻射。由於大多數加速器使用磁場來彎曲粒子的軌跡，因此同步加速器輻射也稱為磁性致致輻射。發射的光譜範圍從微波（驅動射頻場的諧波）到 X 射線光譜區域，並且輻射是垂直準直和偏振的。如果已知電子能量E、彎曲半徑ρ、電子電流IB、相對於軌道面的角度Ψ0、到切點的距離d、垂直角Δψ和水平角Δθ，則可以計算同步輻射輸出。 SURF的輸出功率如圖所示。

圖 17 將 SURF 在 416MeV、380MeV、331MeV、284MeV、234MeV、183MeV、134MeV 和 78MeV 發射的同步加速器輻射光譜與 3000K 黑體和氘燈的光譜進行了比較。
相反，NIST 的紫外線輻射小組利用 SURF III 作為輻射測量和研究的穩定光源。 SURF 涵蓋從遠紅外線到軟 X 射線的波長範圍。表 1 概述了 NIST SURF III 的當前功能和未來計劃。同步加速器光源不適合大量製造 (HVM) 環境中的極紫外線 (EUV) 光源。儘管如此，同步加速器設施還是有優勢的，因為它們可以靈活地測試各種參數，以幫助 EUVL 行業實現 HVM 目標，如本報告前面所述（第 2.2 和 2.4.2 節）。需要注意的是，某些波長系統可能存在重疊和不一致的定義和術語，因此應引用 ISO21348 標準作為一般指南。

在工作小組會議期間，介紹了在存在污染物和/或清潔材料的情況下 EUV 輻射照明期間鏡面污染的研究範例。自 2000 年以來，NIST 一直是研究 EUVL 光學污染的領先中心，並研究了衛星中常用濾光片的退化。最近，NIST 感測器科學部門針對半導體製造應用進行了類似的研究。 NIST 目前擁有三個設施，專門負責兩條光束線（光束線 1 和光束線 8）上光學污染的各個方面。研究污染的能力直接關係到本報告前面提到的延長收集器反射鏡壽命的重要性的討論（參見第 2.4.2 節）。建議支持現有設施的持續發展，以支持半導體產業的下一代 EUVL 製造。

2.5.3：原子探針斷層掃描（APT）

原子探針斷層掃描 (APT) 是唯一能夠在整個週期表中為任何元素提供亞奈米同位素分辨率原子級元素 3D 映射的技術。圖 18 說明了 APT 的操作。有關 APT 的更多背景信息，讀者可以參考該主題的最新評論。

圖 18. 科羅拉多州博爾德市 NIST 的原子探針斷層掃描 (APT) 照片（上）和 APT 操作示意圖（下）。資料來源：美國國家標準技術研究所。

商用 APT 儀器利用近紫外線（NUV：3.5 eV）或深紫外線（DUV：4.8 eV）雷射輻射，其低於許多材料的功函數和大多數元素的電離能。因此，這些儀器可以透過對所研究的樣品進行顯著加熱來操作。事實上，用於有機材料分析的 NUV 儀器的數據經常表現出複雜且有問題的碎片模式，顯示出原位蒸發過程中聚集的證據，並且不能直接解釋為原子尺度的結果。相較之下，EUV (20-90 eV) 輻射擁有足夠的能量來電離樣品表面上的原子和分子，有可能產生較小的且可直接解釋的碎片圖案。 NIST 方法涉及應用 EUVAPT 來研究薄膜光阻，以尋找可能導致光刻不規則性（包括線邊緣粗糙度 (LER)）隨機性質的奈米級成分波動。因此，EUVAPT 代表了研究與光阻加工和化學成分相關的隨機事件的重要計量進步（見第 2.4.1 節）。值得注意的是，該方法以及 EUVAPT 與傳統 NUV 和 DUVAPT 儀器結果的比較在前面的 2.3 節中進行了討論。

調查結果和建議

工作小組會議的技術結論包含在每個子專案的第二節中。從實驗中提取的關鍵屬性將促進建模和模擬技術的發展，推動半導體產業的高產量、吞吐量和規模。 NIST擁有獨特的EUVL實驗計量能力和理論模擬程式。因此，參加工作小組會議的行業與會者鼓勵資助 NIST 提議的儀器創建或使用現有儀器向美國行業提供超準確的數據。 NIST的科學家不僅應該是工業設計工程師，還應該透過合作將他們的領域知識與對EUVL的見解結合起來，以實現互利共贏的結果；知識轉讓必須與資助的使命一致。工業界有辦法支持國內利益，但 NIST 的科學和管理領導者必須了解如何相應地調整任何新創造的競爭優勢。應考慮已建立的受控傳播方法，例如 CRADA、SRD 和 SRM。

從專案角度來看，工作小組會議強調了 EUVL 的國際競爭格局如何導致需要簽訂保密協議 (NDAs)，以便與 NIST 研究人員進行深入的技術對話。因此，所有工作小組會議與會者都建議簡化 NIST 研究人員和產業之間的 NDA 流程，從專案啟動開始，週轉時間應控制在兩個月以內。 NIST 工作人員和管理階層應接受有關 NDA 流程的教育，以正確執行步驟。

最後，從本次工作小組會議可以明顯看出，面對面的互動產生了有成效的討論和可行的後續步驟。未來利害關係人之間的互動可以從工作小組會議過渡到研討會再到聯盟。隨著程序複雜性的增加，成本（超過 10,000 美元至 100,000 美元）和工時（超過 40 至 200 小時）也隨之增加。因此，在經常參加的專業會議（例如 SPIE 或美國光學協會 (OSA)）上安排未來的活動可以幫助減輕成本和工作量。