NIST şu anda daha yüksek basınç ve sıcaklıklarda SoS'yi ölçmek için bir araç geliştiriyor. SoS aracı, Dr. Elizabeth Rasmussen'in Ulusal Araştırma Konseyi'nin (NRC) metal katmanlı imalat alanındaki doktora sonrası bursunun bir parçasıdır. Cihazın tasarımı ve işleyişine ilişkin bir ABD patenti Ekim 2022'de sunuldu. Yeni metal SoS cihazı, NIST'in daha düşük aşırı sıcaklık ve basınçlarda çalışan mevcut cihazının bir uzantısıdır. Yeni cihaz şu anda geliştirilme aşamasındadır ve kalay ölçümleri için ek özel kaynaklara ihtiyaç duymaktadır.

Ek olarak, aşırı koşullar altında erimiş kalay için taşıma özelliği verilerinin (yüzey gerilimi, viskozite, vb.) sağlanması gerekmektedir. Bu ihtiyacın karşılanması, yeni, özelleştirilmiş bir metroloji cihazı ve ilgili kaynaklar gerektirir. Hem SoS hem de ulaşım mülkiyet araçları, tasarım, üretim ve operasyon için özel beceriler gerektiren birinci sınıf metroloji yeteneklerine sahip olacak.

Veriler toplandıktan sonra EoS'de ilişkilendirilmesi faydalı olacaktır. Bu tür yayılmanın bir örneği, taşıma korelasyonları veya termodinamik EoS'dir. Şu anda kalayın taşıma özellikleri için referans korelasyonlar mevcut ancak EoS referansı yok. Kalayın taşıma özelliği korelasyonları deneysel verilerden %5-10 farklılık gösterir ve yalnızca atmosferik basınç altında geçerlidir. Bu ileri metroloji için bir fırsat sunuyor. NIST, geçmişi 1990'lara dayanan Soğutucu Akışkan (Referans Akışkan Performansı) projesi aracılığıyla soğutucu akışkanlar ve doğal gaz malzemeleri için referans korelasyonları, EoS ve SRD oluşturma konusunda uzmandır. Bu nedenle, metaller, özellikle kalay için benzer ölçümler yapılabilir ve yüksek kaliteli simülasyonları geliştirmek ve veri odaklı EUVL geliştirmeyi gerçekleştirmek için SRD için EoS geliştirilebilir. Bu gelişme, artan EUV emisyonunu ve dijital ikiz oluşumunu içerebilir ve referans malzeme özellikleri, korelasyonlar ve EoS bunları başaracaktır. SRD veya modellerin ABD endüstrisine yaygınlaştırılması, Şekil 6'da gösterildiği gibi NIST'in yerleşik SRD programı aracılığıyla kontrollü bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Şu anda, atmosferik basıncın üzerindeki sıvı fazdaki metaller için doğru veya tahmine dayalı simülasyon rehberliği sağlayabilecek ticari bir yazılım sistemi bulunmamaktadır. Bu metroloji çalışması, veri kullanıcıları ve simülasyon veri hatları perspektifinden çalışma grubunun endüstri üyelerinden coşkulu bir teşvik aldı.

Aşırı sıcaklıklar ve basınçlar altında termodinamik ve taşıma özelliklerinin bulunmamasının yanı sıra bileşenlerin yapısı ve piezoelektrik verileri de sınırlıdır. Bu, potansiyel malzeme uyumsuzluklarını tahmin etme yeteneğini kısıtlayarak damlacık üreteçlerinin tasarımını sınırlandırır. Yeni, yüksek sıcaklıktaki (>300°C) piezoelektrik malzemelerin kullanımının mevcut kurulumda bir avantaj olduğu düşünülmektedir. Bir üye Tittmann'ın bu konuyla ilgili yakın tarihli bir yayınından bahsetti ve paylaştı. Bu tür malzemeler mevcuttur ancak elde edilmesi zor ve pahalıdır. Bu nedenle takas yapılması gerekir.

Metal damlacık üreteçleri, saf kalayın yanı sıra kurşun, kalay, indiyum, bakır, gümüş ve altın alaşımları da dahil olmak üzere lehimleme ve toz üretiminde onlarca yıldır kullanılmaktadır. Şaşırtıcı bir şekilde, temel malzeme özelliklerine ilişkin önemli bir bilgi açığı bulunmaktadır. EUV litografi dışında damlacık üreteçlerinin kullanımı çalışma grubunun kapsamı dışında kalsa da, bu alandaki gelişmelerin diğer kritik teknolojik alanları da etkileyebileceğinin kabul edilmesinde fayda var.

Özetle, EUVL tarayıcı bileşenlerindeki damlacık oluşturucuların optimizasyonu vurgulanmaktadır. Damlacık üreteçlerinin sürekli, güvenilir ve hassas çalışması, EUV çip üretimini iyileştirmeye yönelik tasarımlarındaki ilerlemenin yanı sıra açıkça arzu edilmektedir. Yüksek basınç altında erimiş kalayın temel termodinamik ve taşıma özelliklerindeki ölçüm ilerlemeleri, malzeme özellikleri için referans korelasyonlar oluşturabilir ve Standart Referans Verileri (SRD) biçiminde dağıtılabilir. SRD'nin simülasyon yazılımına entegre edilmesi, damlacık üreteçlerinin dijital ikiz simülasyonlarına olanak tanır. Böylece, damlacık üreteçlerinin ortamının simüle edilmesi, mevcut ekipmanın çalışmasına ve gelecekteki tasarımlarda yeniliğe yardımcı olarak yüksek NEEUV tarayıcı sistemlerini mümkün kılabilir.

2.2 EUV Üretimi için Radyasyon Ölçümü

Endüstriyel EUVL cihazları temel olarak iki tür ışık kullanır: erimiş kalay (Sn) iyonlaştırmak için darbeli, yüksek güçlü kızılötesi (IR) lazerler ve fotolitografi için 13.5 nm ışık. İlki, yaklaşık 10.6 kW (ortalama güç) ve 30 kHz tekrarlama frekansı yayan özel olarak üretilmiş bir karbondioksit lazer (λ = 50 μm) tarafından sağlanır. Kalay iyonizasyon işlemi, iki hızlı ardışık kızılötesi lazer darbesini içerir: damlacığı bir küreden bir diske düzleştirmek için bir ön darbe ve iyonizasyon için yüksek enerjili bir ana darbe. Kızılötesi lazerin çıktısı, gelecekteki fotolitografi cihazlarının geliştirilmesi için çok önemlidir çünkü "EUV güç ölçeği daha yüksek karbondioksit lazer güçlerini gerektirir". "Mevcut ticari litografi cihazlarında, tutarsız 13.5 nm EUV ışığının maksimum çıktı gücü yaklaşık 250 W'dır ve laboratuvar deneyleri 600 W'a ulaşmaktadır." Çift darbeli sistem Şekil 7'de gösterilmiştir.

NIST şu anda kızılötesi kalibrasyonu desteklemektedir ancak ticari EUV litografi için gereken güç ve darbe koşullarını desteklememektedir. NIST şu anda 193nm ve 248nm dalga boylarını kullanarak mikrofabrikasyon endüstrisi için kalibrasyon sağlarken, EUV dalga boyu aralığında kalibrasyon mümkündür, ancak yalnızca EUVL araçlarında kullanılanlardan önemli ölçüde daha düşük güçlerde. Bu azaltılmış güçler kapsamında NIST, transfer standartları olarak kalibrasyon için radyasyonla sertleştirilmiş silikon fotodiyotlar ve alüminyum oksit fotomisyon dedektörleri veya müşteri tarafından sağlanan uygun dedektörler sunar. Filtre iletimi ve uzaysal tekdüzelik testi de dahil olmak üzere EUV içindeki diğer optik karakterizasyonlar da gerçekleştirilir. Metrolojik araştırma fırsatları, tümü endüstriyel EUVL ile ilgili koşullar altında, EUV kaynaklarının orta aralık güçlerini çıkarmak ve nihai EUV çıktısını doğrudan çıkarmak için giriş kızılötesi lazerlerini kapsayacak şekilde NIST'in kalibrasyon yeteneklerinin genişletilmesini içerecektir. Temel süreç parametreleri için izlenebilir metrolojinin sağlanması, yarı iletken üretim süreçlerinin geliştirilmesi üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olacaktır. Ek olarak, uzun vadeli etkiler, EUV tarafından oluşturulan simülasyonları doğrulamak için yüksek kaliteli veriler sağlayarak gelecekteki EUV araçlarının geliştirilmesinden kaynaklanacaktır.

Devam edecek...