NIST در حال حاضر در حال توسعه ابزاری برای اندازه گیری SoS در فشارها و دماهای بالاتر است. ابزار SoS بخشی از فلوشیپ فوق دکتری شورای تحقیقات ملی (NRC) دکتر الیزابت راسموسن در تولید مواد افزودنی فلزی است. یک پتنت ایالات متحده در مورد طراحی و عملکرد این ابزار در اکتبر 2022 ارائه شد. ابزار جدید فلزی SoS توسعه ابزار موجود NIST است که در دماها و فشارهای شدید کمتر عمل می کند. ابزار جدید در حال حاضر در حال توسعه است و به منابع اختصاصی اضافی برای اندازه گیری قلع نیاز دارد.

علاوه بر این، داده‌های ویژگی حمل و نقل (کشش سطحی، ویسکوزیته، و غیره) برای قلع مذاب در شرایط شدید باید ارائه شود. برآورده کردن این نیاز به ابزار اندازه‌شناسی سفارشی‌شده جدید و منابع مرتبط نیاز دارد. هر دو ابزار SoS و دارایی حمل و نقل دارای قابلیت‌های اندازه‌شناسی در سطح جهانی خواهند بود که به مهارت‌های تخصصی برای طراحی، ساخت و بهره‌برداری نیاز دارند.

پس از جمع آوری داده ها، ارتباط آن در EoS مفید است. نمونه ای از این انتشار، همبستگی های حمل و نقل یا EoS ترمودینامیکی است. در حال حاضر، همبستگی های مرجع برای خواص حمل و نقل قلع وجود دارد اما EoS مرجع وجود ندارد. همبستگی خواص حمل و نقل برای قلع با داده های تجربی 5-10٪ متفاوت است و فقط تحت فشار اتمسفر معتبر است. این فرصتی برای مترولوژی پیشرفته است. NIST در ایجاد همبستگی های مرجع، EoS و SRD برای مبردها و مواد گاز طبیعی از طریق پروژه Refrigerant (Reference Fluid Performance) که به دهه 1990 بازمی گردد، برتری دارد. بنابراین، اندازه‌گیری‌های مشابهی را می‌توان برای فلزات، به‌ویژه قلع انجام داد و EoS را برای SRD توسعه داد تا شبیه‌سازی‌های با وفاداری بالا را بهبود بخشد و به توسعه EUVL مبتنی بر داده دست یابد. این توسعه ممکن است شامل افزایش انتشار EUV و ایجاد دوقلو دیجیتال باشد، و خواص مواد مرجع، همبستگی‌ها و EoS این موارد را محقق خواهد کرد. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، انتشار SRD یا مدل ها در صنعت ایالات متحده می تواند به شیوه ای کنترل شده از طریق برنامه SRD تاسیس شده NIST انجام شود.

در حال حاضر، هیچ سیستم نرم افزاری تجاری وجود ندارد که بتواند راهنمای شبیه سازی دقیق یا پیش بینی کننده را برای فلزات فاز مایع بالاتر از فشار اتمسفر ارائه دهد. این کار اندازه‌شناسی از دیدگاه کاربران داده‌ها و خطوط لوله داده‌های شبیه‌سازی، تشویق مشتاقانه‌ای از اعضای صنعت کارگروه دریافت کرده است.

جدا از فقدان خواص ترمودینامیکی و انتقال تحت دما و فشار شدید، ساختار و داده های پیزوالکتریک اجزا نیز محدود است. این توانایی پیش‌بینی ناسازگاری‌های بالقوه مواد را محدود می‌کند، بنابراین طراحی مولد قطرات را محدود می‌کند. استفاده از مواد پیزوالکتریک جدید و با دمای بالا (بیش از 300 درجه سانتیگراد) یک مزیت در راه اندازی فعلی در نظر گرفته می شود. یکی از اعضا به انتشار اخیر توسط Tittmann در مورد این موضوع اشاره کرده و به اشتراک گذاشته است. چنین موادی وجود دارند، اما به سختی به دست می آیند و گران هستند. بنابراین، باید مبادلاتی انجام شود.

ژنراتورهای قطرات فلزی برای چندین دهه در لحیم کاری و تولید پودر، از جمله آلیاژهای سرب، قلع، ایندیم، مس، نقره و طلا، علاوه بر قلع خالص، استفاده شده است. با کمال تعجب، شکاف دانش قابل توجهی در مورد خواص اساسی مواد وجود دارد. در حالی که استفاده از مولدهای قطرات خارج از لیتوگرافی EUV فراتر از محدوده گروه کاری است، تشخیص این موضوع مفید است که پیشرفت‌ها در این زمینه ممکن است بر سایر حوزه‌های فناوری حیاتی نیز تأثیر بگذارد.

به طور خلاصه، بهینه سازی مولد قطرات در اجزای اسکنر EUVL مورد تاکید قرار گرفته است. عملکرد مداوم، قابل اعتماد و دقیق مولدهای قطره به صراحت مورد نظر است، همراه با پیشرفت در طراحی آنها برای بهبود تولید تراشه EUV. پیشرفت‌های اندازه‌گیری در خواص پایه ترمودینامیکی و انتقال قلع مذاب تحت فشار بالا می‌تواند همبستگی‌های مرجع برای ویژگی‌های مواد ایجاد کند و در قالب داده‌های مرجع استاندارد (SRD) منتشر شود. ادغام SRD در نرم‌افزار شبیه‌سازی، شبیه‌سازی دیجیتالی دوقلو از ژنراتورهای قطرات را امکان‌پذیر می‌سازد. بنابراین، شبیه‌سازی محیط مولد قطرات می‌تواند به عملکرد و نوآوری تجهیزات فعلی در طراحی‌های آینده کمک کند و سیستم‌های اسکنر با NAEUV بالا را ممکن می‌سازد.

2.2 اندازه گیری تشعشع برای تولید EUV

ابزارهای صنعتی EUVL عمدتاً شامل دو نوع نور هستند: لیزرهای مادون قرمز (IR) پالسی و پرقدرت برای یونیزه کردن قلع مذاب (Sn) و نور ۱۳.۵ نانومتر برای فوتولیتوگرافی. مورد اول توسط یک لیزر دی اکسید کربن مخصوص (λ=13.5μm) تولید می‌شود که تقریباً ۳۰ کیلووات (توان متوسط) با فرکانس تکرار ۵۰ کیلوهرتز ساطع می‌کند. فرآیند یونیزاسیون قلع شامل دو پالس لیزر مادون قرمز متوالی سریع است: یک پیش پالس برای صاف کردن قطره از یک کره به یک دیسک و یک پالس اصلی پرانرژی برای یونیزاسیون. خروجی لیزر مادون قرمز برای توسعه ابزارهای فوتولیتوگرافی آینده بسیار مهم است زیرا "مقیاس توان EUV به توان‌های لیزر دی اکسید کربن بالاتری نیاز دارد". "در ابزارهای لیتوگرافی تجاری فعلی، حداکثر توان خروجی نور EUV 10.6 نانومتری ناهمدوس حدود ۲۵۰ وات است و نمونه‌های آزمایشگاهی به ۶۰۰ وات می‌رسد." سیستم دو پالسی در شکل ۷ نشان داده شده است.

NIST در حال حاضر از کالیبراسیون مادون قرمز پشتیبانی می کند اما از شرایط توان و پالس مورد نیاز برای لیتوگرافی تجاری EUV پشتیبانی نمی کند. در حالی که NIST در حال حاضر کالیبراسیون را برای صنعت ریزساخت با استفاده از طول موج‌های 193 نانومتر و 248 نانومتر ارائه می‌کند، کالیبراسیون در محدوده طول موج EUV امکان‌پذیر است، اما تنها در توان‌های بسیار پایین‌تری نسبت به توان‌های مورد استفاده در ابزارهای EUVL. تحت این قدرت های کاهش یافته، NIST فتودیودهای سیلیکونی سخت شده با تشعشع و آشکارسازهای photemission اکسید آلومینیوم یا آشکارسازهای مناسب ارائه شده توسط مشتری را برای کالیبراسیون به عنوان استانداردهای انتقال ارائه می دهد. سایر مشخصات نوری در EUV، از جمله انتقال فیلتر و آزمایش یکنواختی فضایی، نیز انجام می شود. فرصت‌ها برای تحقیقات اندازه‌شناسی شامل گسترش قابلیت‌های کالیبراسیون NIST برای پوشش لیزرهای مادون قرمز ورودی برای استنتاج قدرت‌های متوسط ​​منابع EUV و خروجی نهایی EUV مستقیم، همه تحت شرایط مربوط به EUVL صنعتی است. با ارائه اندازه‌شناسی قابل ردیابی برای پارامترهای کلیدی فرآیند، این امر تأثیر مستقیمی بر توسعه فرآیندهای تولید نیمه‌رسانا خواهد داشت. علاوه بر این، تأثیرات بلندمدت از توسعه ابزارهای EUV آینده با ارائه داده های با وفاداری بالا برای اعتبارسنجی شبیه سازی های تولید شده توسط EUV حاصل می شود.

ادامه دارد...