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EUV显微成像技术突破分辨率限制

上网日期: 2015年09月16日 ?? 作者: R. Colin Johnson ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:EUV? 显微成像技术? 分辨率?

可见光的波长(400-700nm)使其无法以当今的工具拍摄各种相应分辨率的纳米级对象。其解决之道一向是采用显描式电子显微镜(SEM)与原子力显微镜(ATM)来实现合适的影像。然而,这些工具仍无法产生接近于“埃”(angstrom;纳米的十分之一)等级的分辨率。一种新型的显微镜利用极紫外光(EUV)的飞秒(fs)脉冲可望突破这一限制——这种EUV与次10nm半导体微影技术所用的是相同的光波长。

这 项惊人的突破来自美国科罗拉多大学波德分校(University of Colorado Boulder)的科学家,包括物理与计算机工程教授Margaret Murnane、Henry Kapteyn,他们连手开发了新型的EUV显微镜;这项研究并得到了Semiconductor Research Corp. (SRC)的赞助支持。

图1:图中以假色衬托由科罗拉多大学EUV飞秒激光脉冲合成的相片细节《电子工程专辑》
图1:图中以假色衬托由科罗拉多大学EUV飞秒激光脉冲合成的相片细节
Source:University of Colorado

“SRC十分满意这项实验的结果,”SRC纳米制程材料与制程资深科学总监Kwok Ng表示:“当组件进展到小于10nm时,通常会为其成像带来挑战。因此,这种桌上型的EUV显微镜可望成为业界的一大福音。”

SEM 与ATM都是大型、笨重且昂贵的设备,必须装配在专用桌面上。然而,EUV显微镜则可安装在实验室桌上,而且能轻松地在不同的位置之间移来移去或储藏在柜子里。此外,它还能以媲美最高分辨率可见光波长相机所能实现的超高对比度影像来简化测试作业,甚至还能达到埃级的分辨率。

该系统的工作原理是利用由30nm光源照射的光圈反射式显微镜,提高其波长至超高谐波。40-80nm横向分辨率的全局影像形成仅6埃(0.6nm)轴向显析度以及约1分钟的曝光时间。此外,研究团队也正致力于制作具有10fs分辨率的纳米系统影片。

图2:相较于图1的EUV显微镜图,具有相同结构的SEM图不够细致,也无法达到埃级分辨率《电子工程专辑》
图2:相较于图1的EUV显微镜图,具有相同结构的SEM图不够细致,也无法达到埃级分辨率
Source:University of Colorado

这一过程的秘诀在于利用同调EUV光源(但不同于微影技术所用的),它是一种全向的闪光。藉由利用EUV雷射的飞秒脉冲,研究人员希望不只能为微型对象进行成像图,同时也能将这一技术导入内存装置与医疗应用中。

在EUV雷射扫描成像的物体时,还必须使用计算机算法重新建构10fs脉冲光源散射的影像。未来,研究员计划将光束从30nm缩小至1nm以下,达到低于埃级(相当于原子的大小)的分辨率。

“半导体需要越来越好的成像系统,才能持续摩尔定律的进展,以及为医疗领域导入纳米科学技术,包括眼部手术、根据化学反应速度测量剂量,以及个人对化学药物的敏感程度等,”Murnane表示。

在化学、材料科学和生物学中的许多样本十分杂乱无章,他们分别具有各种不同的焦距,使其几乎无法以光学、电子或X光显微镜进行成像。然而,透过EUV显微镜的更短飞秒脉冲能够解决这种混乱,同时,藉由观察其所发生的化学与其他反应,进一步加速进展。

“在制造过程中,像EUV雷射般的光束可独立使用或作为搭配工具,用于检测缺陷,”Kapteyn表示,“工作电路与纳米系统的高对比度、全局与实时影像,将推动制造应用的先进技术进展。”

像雷射般的EUV光束是从40nm光源的27次谐波产生,甚至可在达到5000次谐波时超过1nm。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载







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