NIST は現在、より高圧および高温で SoS を測定するための機器を開発中です。 SoS 機器は、エリザベス ラスムッセン博士の米国研究評議会 (NRC) の金属積層造形における博士研究員フェローシップの一部です。この機器の設計と操作に関する米国特許は、2022 年 XNUMX 月に提出されました。新しい金属 SoS 機器は、NIST の既存の機器を拡張したもので、より低い極端な温度と圧力で動作します。この新しい機器は現在開発中であり、錫測定には追加の専用リソースが必要です。

さらに、極端な条件下での溶融錫の輸送特性データ (表面張力、粘度など) を提供する必要があります。このニーズを満たすには、新しいカスタマイズされた計測機器と関連リソースが必要です。 SoS と輸送特性計器は両方とも世界クラスの計測機能を備えており、設計、製造、操作に専門的なスキルが必要です。

データが収集されたら、EoS でデータを関連付けると便利です。このような普及の例としては、輸送相関または熱力学 EoS があります。現在、錫の輸送特性に関する参照相関はありますが、参照 EoS はありません。スズの輸送特性の相関関係は実験データと 5 ～ 10% 異なり、大気圧下でのみ有効です。これは高度な計測学の機会をもたらします。 NIST は、1990 年代に遡る冷媒 (基準流体性能) プロジェクトを通じて、冷媒と天然ガス材料の基準相関、EoS、および SRD を作成することに優れています。したがって、同様の測定を金属、特に錫に対して実行し、SRD 用の EoS を開発して高忠実度シミュレーションを強化し、データ駆動型 EUVL 開発を実現できます。この開発には、EUV 放射の増加とデジタル ツインの作成が含まれる可能性があり、基準物質の特性、相関、および EoS によってこれらが実現されます。 SRD またはモデルの米国業界への普及は、図 6 に示すように、NIST が確立した SRD プログラムを通じて制御された方法で実施できます。

現在、大気圧を超える液相金属に対して正確または予測的なシミュレーション ガイダンスを提供できる市販のソフトウェア システムはありません。この計測作業は、データ ユーザーとシミュレーション データ パイプラインの観点から、ワーキング グループの業界メンバーから熱心な奨励を受けています。

極端な温度と圧力下での熱力学特性と輸送特性が欠如しているだけでなく、コンポーネントの構造と圧電データも制限されています。これにより、潜在的な材料の不適合性を予測する能力が制限され、液滴発生器の設計が制限されます。新しい高温 (>300°C) 圧電材料の使用は、現在の設定では利点と考えられています。メンバーの XNUMX 人が、このトピックに関する Tittmann の最近の出版物について言及し、共有しました。そのような材料は存在しますが、入手が難しく、高価です。したがって、トレードオフを行う必要があります。

金属液滴発生器は、はんだ付けや粉末製造において数十年にわたって使用されており、純錫のほかに、鉛、錫、インジウム、銅、銀、金の合金が含まれます。驚くべきことに、基本的な材料特性に関しては大きな知識のギャップがあります。 EUVリソグラフィー以外での液滴発生器の使用はワーキンググループの範囲を超えていますが、この分野の進歩が他の重要な技術分野にも影響を与える可能性があることを認識することは有益です。

要約すると、EUVL スキャナ コンポーネントの液滴生成器の最適化が強調されています。 EUVチップの生産を改善するための設計の進歩とともに、ドロップレットジェネレータの連続的で信頼性の高い正確な動作が明らかに望まれています。高圧下での溶融スズの基本的な熱力学特性と輸送特性の測定の進歩により、材料特性の参照相関を確立し、標準参照データ (SRD) の形で広めることができます。 SRD をシミュレーション ソフトウェアに統合すると、液滴生成器のデジタル ツイン シミュレーションが可能になります。したがって、液滴発生器の環境をシミュレートすることは、現在の装置の動作と将来の設計の革新を支援し、高 NAEUV スキャナ システムを可能にすることができます。

2.2 EUV生成のための放射線測定

産業用EUVL装置では、主に13.5種類の光が使用されます。10.6つは溶融スズ（Sn）をイオン化するためのパルス状の高出力赤外線（IR）レーザー、もう30つはフォトリソグラフィー用の50nm光です。前者は、特別に製造された二酸化炭素レーザー（λ=13.5μm）によって生成され、約250kW（平均出力）の光を600kHzの繰り返し周波数で放射します。スズのイオン化プロセスでは、7つの高速連続赤外線レーザーパルスが使用されます。XNUMXつは液滴を球形から円盤状に平坦化するためのプリパルス、もうXNUMXつはイオン化のための高エネルギーメインパルスです。赤外線レーザーの出力は、将来のフォトリソグラフィー装置の開発にとって非常に重要です。なぜなら、「EUVの出力スケールでは、より高い二酸化炭素レーザー出力が必要」だからです。「現在市販されているリソグラフィー装置では、XNUMXnmの非干渉性EUV光の最大出力は約XNUMXWですが、実験室での実証実験ではXNUMXWに達しています。」デュアルパルスシステムを図XNUMXに示します。

NISTは現在、赤外線校正をサポートしていますが、商用EUVリソグラフィーに必要な出力およびパルス条件はサポートしていません。NISTは現在、193nmおよび248nmの波長を使用して微細加工業界向けに校正を提供していますが、EUV波長範囲内での校正は可能ですが、EUVLツールで使用される出力よりも大幅に低い出力でのみ可能です。これらの低い出力下では、NISTは耐放射線シリコンフォトダイオードと酸化アルミニウム光電子放出検出器、または適切な顧客提供の検出器を校正用としてトランスファー標準として提供しています。フィルター透過率や空間均一性試験など、EUV内のその他の光学特性評価も実施しています。計量研究の機会としては、NISTの校正機能を入力赤外線レーザーまで拡張し、産業用EUVLに関連する条件下で、EUV光源の中出力と直接的な最終EUV出力を推定することが挙げられます。主要なプロセスパラメータの追跡可能な計量を提供することで、半導体製造プロセスの開発に直接的な影響を与えることができます。さらに、EUV 生成シミュレーションを検証するための高忠実度データを提供することにより、将来の EUV 機器の開発から長期的な影響がもたらされるでしょう。

つづく...