Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST están viendo la luz, pero de una manera completamente diferente. Y cómo lo están haciendo podría ser el boleto de la industria de semiconductores para extender su uso de microscopios ópticos para medir las características de los chips de computadora quese acercan a 10 nanómetros, pequeñas fracciones de la longitud de onda de la luz.
Utilizando un nuevo microscopio que combina la visión estándar a través de la lente con una técnica llamada imagen de campo de dispersión, el equipo del NIST midió con precisión las características estampadas en una oblea de silicio que eran 30 veces más pequeñas que la longitud de onda de la luz 450 nanómetros utilizada para examinarEllos informan que las mediciones de las líneas grabadas, tan delgadas como 16 nanómetros de ancho, en la oblea fabricada por SEMATECH fueron precisas a un nanómetro. Con la técnica, detectaron variaciones en las dimensiones de las características que equivalen a diferencias de unos pocos átomos.
Las mediciones fueron confirmadas por aquellas realizadas con un microscopio de fuerza atómica, que logra una resolución subnanométrica, pero se considera demasiado lenta para las mediciones de control de calidad en línea. Combinados con resultados anteriores, escriben los investigadores del NIST, la nueva prueba de conceptoEl estudio sugiere que el enfoque óptico innovador podría ser una "solución realista para un problema muy desafiante" que enfrentan los fabricantes de chips y otros que buscan aprovechar los avances en nanotecnología. Todos necesitan los medios para "medir de forma no destructiva estructuras de escala nanométrica con sensibilidad subnanométrica mientrassigue teniendo un alto rendimiento.
Los microscopios "ópticos u ópticos" no pueden "ver" características más pequeñas que la longitud de onda de la luz, al menos no con el nítido detalle necesario para realizar mediciones precisas. Sin embargo, la luz se dispersa cuando golpea la llamada longitud de sub ondascaracterísticas y arreglos modelados de tales características. "Históricamente, ignoraríamos esta luz dispersa porque no producía una resolución suficiente", explica Richard Silver, el físico que inició el esfuerzo de imágenes de campo de dispersión del NIST. "Ahora sabemos que contiene información útil que proporciona firmas.diciéndonos algo sobre el origen de la luz "
Con imágenes de campo de dispersión, Silver y sus colegas iluminan metódicamente una muestra con luz polarizada desde diferentes ángulos. De esta colección de luz dispersa, nada más que un mar de líneas onduladas para el ojo inexperto, el equipo del NIST puede extraer las características delondas de luz rebotadas que, juntas, revelan la geometría de las características de la muestra.
Los datos de dispersión de la luz se recopilan en rodajas, que juntas representan el volumen de la luz dispersada arriba y en la muestra. Estas rodajas se analizan y reconstruyen para crear una representación tridimensional. El proceso es similar a una tomografía computarizada, excepto quelas rodajas son colecciones de ondas interferentes, no imágenes en sección transversal.
"Es el conjunto de datos que nos dice qué buscamos", dice el líder del proyecto Bryan Barnes. "Es posible que no podamos ver las líneas en la oblea, pero podemos decirle lo que necesita saber sobre ellas--su tamaño, su forma, su espacio "
La imagen de Scatterfield tiene requisitos previos críticos que deben cumplirse antes de que pueda proporcionar datos útiles para mediciones de alta precisión de características extremadamente pequeñas. Los pasos clave implican una evaluación detallada del camino que toma la luz a medida que se proyecta a través de lentes, aberturas y otros elementos del sistema antes de alcanzarla muestra. El camino atravesado por la dispersión de la luz del espécimen se somete al mismo nivel de escrutinio. Afortunadamente, las imágenes de campo de dispersión se prestan a una caracterización completa de ambas secuencias de dispositivos ópticos, según los investigadores. Estos pasos preliminares son similares al mapeo de errores para queLas fuentes reconocidas de inexactitud se tienen en cuenta a partir de los datos.
El método también se beneficia de un poco de inteligencia avanzada: la disposición de líneas de circuito en un chip, según el diseño, hasta el tamaño de las características individuales. Saber lo que se espera que sea el resultado del complejo proceso de creación de chipsun enfrentamiento clásico de teoría versus experimento.
Los investigadores del NIST pueden usar ecuaciones estándar para simular la dispersión de la luz a partir de un patrón ideal sin defectos y, de hecho, cualquier variación del mismo. Utilizando el software de análisis de ondas que desarrollaron, el equipo ha reunido una biblioteca indexada de modelos de referencia de dispersión de la luzEntonces, una vez que se escanea un espécimen, el equipo confía en las computadoras para comparar sus datos del mundo real con los modelos y para encontrar coincidencias cercanas.
A partir de ahí, las rondas de análisis posteriores se centran en las diferencias restantes, reduciéndolas hasta que las únicas que quedan se deben a variaciones en la geometría, como irregularidades en la altura, el ancho o la forma de una línea.
Se podría decir que los resultados de medición logrados con el enfoque NIST arrojan luz a sí misma bajo una luz completamente nueva. Su nuevo estudio, dicen los investigadores, muestra que una vez que la luz dispersada no se tiene en cuenta "contiene una gran cantidad de información óptica accesible".
Los siguientes pasos incluyen extender la técnica a longitudes de onda de luz aún más cortas, hasta ultravioleta, o 193 nanómetros. El objetivo es medir con precisión características tan pequeñas como 5 nanómetros.
Este trabajo es parte de un esfuerzo mayor de NIST para suministrar herramientas de medición que permitan a la industria de semiconductores continuar duplicando la cantidad de dispositivos en un chip cada dos años y ayudar a otras industrias a fabricar productos con características de nanoescala. Recientemente, NIST e IntelLos investigadores informaron que utilizan una técnica de rayos X para medir con precisión las características de un chip de silicio dentro de las fracciones de un nanómetro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :