NIST hiện đang phát triển một công cụ đo SoS ở áp suất và nhiệt độ cao hơn. Thiết bị SoS là một phần của nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia (NRC) của Tiến sĩ Elizabeth Rasmussen về sản xuất bồi đắp kim loại. Một bằng sáng chế của Hoa Kỳ về thiết kế và vận hành thiết bị đã được nộp vào tháng 2022 năm XNUMX. Thiết bị SoS kim loại mới là phần mở rộng của thiết bị hiện có của NIST, hoạt động ở nhiệt độ và áp suất cực thấp. Thiết bị mới hiện đang được phát triển và cần thêm nguồn lực chuyên dụng để đo thiếc.

Ngoài ra, cần phải cung cấp dữ liệu đặc tính vận chuyển (sức căng bề mặt, độ nhớt, v.v.) cho thiếc nóng chảy trong điều kiện khắc nghiệt. Để đáp ứng nhu cầu này cần có một công cụ đo lường tùy chỉnh mới và các nguồn lực liên quan. Cả SoS và các công cụ tài sản vận tải sẽ có khả năng đo lường đẳng cấp thế giới, đòi hỏi các kỹ năng chuyên môn về thiết kế, sản xuất và vận hành.

Sau khi dữ liệu được thu thập, việc đối chiếu dữ liệu đó trong EoS sẽ rất hữu ích. Một ví dụ về sự phổ biến như vậy là mối tương quan vận chuyển hoặc EoS nhiệt động. Hiện tại, có mối tương quan tham chiếu về đặc tính vận chuyển của thiếc nhưng không có tham chiếu EoS. Mối tương quan về đặc tính vận chuyển của thiếc khác với dữ liệu thực nghiệm từ 5-10% và chỉ có giá trị dưới áp suất khí quyển. Điều này tạo cơ hội cho đo lường tiên tiến. NIST vượt trội trong việc tạo ra các mối tương quan tham chiếu, EoS và SRD cho chất làm lạnh và vật liệu khí tự nhiên thông qua dự án Chất làm lạnh (Hiệu suất chất lỏng tham chiếu), có từ những năm 1990. Do đó, các phép đo tương tự có thể được thực hiện đối với kim loại, đặc biệt là thiếc và phát triển EoS cho SRD để nâng cao khả năng mô phỏng có độ chính xác cao và đạt được sự phát triển EUVL dựa trên dữ liệu. Sự phát triển này có thể liên quan đến việc tăng phát thải EUV và tạo bản sao kỹ thuật số, đồng thời các đặc tính, mối tương quan và EoS của vật liệu tham chiếu sẽ đạt được những điều này. Việc phổ biến SRD hoặc các mô hình tới ngành công nghiệp Hoa Kỳ có thể được tiến hành một cách có kiểm soát thông qua chương trình SRD do NIST thiết lập, như trong Hình 6.

Hiện tại, không có hệ thống phần mềm thương mại nào có thể cung cấp hướng dẫn mô phỏng chính xác hoặc dự đoán cho các kim loại ở pha lỏng trên áp suất khí quyển. Công việc đo lường này đã nhận được sự khuyến khích nhiệt tình từ các thành viên trong nhóm công tác trong ngành từ góc độ người sử dụng dữ liệu và đường dẫn dữ liệu mô phỏng.

Ngoài việc thiếu các đặc tính nhiệt động và vận chuyển dưới nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt, cấu trúc và dữ liệu áp điện của các bộ phận cũng bị hạn chế. Điều này hạn chế khả năng dự đoán khả năng không tương thích của vật liệu, do đó hạn chế việc thiết kế máy tạo giọt nước. Việc sử dụng vật liệu áp điện mới, nhiệt độ cao (>300°C) được coi là một lợi thế trong cơ cấu hiện nay. Một thành viên đã đề cập và chia sẻ một ấn phẩm gần đây của Tittmann về chủ đề này. Những vật liệu như vậy có tồn tại nhưng rất khó kiếm và đắt tiền. Vì vậy, cần phải thực hiện sự đánh đổi.

Máy tạo giọt kim loại đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ trong hàn và sản xuất bột, bao gồm các hợp kim của chì, thiếc, indi, đồng, bạc và vàng, bên cạnh thiếc nguyên chất. Đáng ngạc nhiên là có một lỗ hổng kiến ​​thức đáng kể về các đặc tính cơ bản của vật liệu. Mặc dù việc sử dụng máy tạo giọt bên ngoài kỹ thuật in thạch bản EUV nằm ngoài phạm vi của nhóm làm việc, nhưng sẽ có ích khi nhận ra rằng những tiến bộ trong lĩnh vực này cũng có thể tác động đến các lĩnh vực công nghệ quan trọng khác.

Tóm lại, việc tối ưu hóa bộ tạo giọt trong các thành phần máy quét EUVL được nhấn mạnh. Hoạt động liên tục, đáng tin cậy và chính xác của máy tạo giọt nước rõ ràng là mong muốn, cùng với sự tiến bộ trong thiết kế nhằm cải thiện việc sản xuất chip EUV. Những tiến bộ về đo lường trong các đặc tính nhiệt động và vận chuyển cơ bản của thiếc nóng chảy dưới áp suất cao có thể thiết lập mối tương quan tham chiếu cho các đặc tính vật liệu và được phổ biến dưới dạng Dữ liệu Tham chiếu Tiêu chuẩn (SRD). Việc tích hợp SRD vào phần mềm mô phỏng cho phép mô phỏng song sinh kỹ thuật số của máy tạo giọt. Do đó, việc mô phỏng môi trường của máy tạo giọt nước có thể hỗ trợ hoạt động của thiết bị hiện tại và đổi mới trong các thiết kế trong tương lai, giúp hệ thống máy quét NAEUV cao trở nên khả thi.

2.2 Đo bức xạ cho thế hệ EUV

Các công cụ EUVL công nghiệp chủ yếu sử dụng hai loại ánh sáng: laser hồng ngoại (IR) xung, công suất cao để ion hóa thiếc nóng chảy (Sn), và ánh sáng 13.5 nm dùng cho quang khắc. Loại thứ nhất được cung cấp bởi laser carbon dioxide được chế tạo đặc biệt (λ=10.6 μm), phát ra khoảng 30kW (công suất trung bình) với tần số lặp lại 50kHz. Quá trình ion hóa thiếc bao gồm hai xung laser hồng ngoại liên tiếp nhanh: một xung tiền xung để làm phẳng giọt từ dạng hình cầu thành dạng đĩa, và một xung chính năng lượng cao để ion hóa. Công suất đầu ra của laser hồng ngoại rất quan trọng cho sự phát triển của các công cụ quang khắc trong tương lai bởi vì "thang công suất EUV đòi hỏi công suất laser carbon dioxide cao hơn". "Trong các công cụ quang khắc thương mại hiện nay, công suất đầu ra tối đa của ánh sáng EUV 13.5 nm không liên kết là khoảng 250W, với các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đạt tới 600W." Hệ thống xung kép được minh họa trong Hình 7.

NIST hiện hỗ trợ hiệu chuẩn hồng ngoại nhưng không hỗ trợ các điều kiện nguồn và xung cần thiết cho kỹ thuật in thạch bản EUV thương mại. Mặc dù NIST hiện cung cấp hiệu chuẩn cho ngành chế tạo vi mô sử dụng bước sóng 193nm và 248nm, nhưng vẫn có thể hiệu chuẩn trong phạm vi bước sóng EUV nhưng chỉ ở công suất thấp hơn đáng kể so với công suất được sử dụng trong các công cụ EUVL. Với công suất giảm này, NIST cung cấp các điốt quang silicon được làm cứng bằng bức xạ và các máy dò quang điện oxit nhôm hoặc các máy dò phù hợp do khách hàng cung cấp để hiệu chuẩn làm tiêu chuẩn chuyển giao. Các đặc tính quang học khác trong EUV, bao gồm khả năng truyền qua bộ lọc và kiểm tra tính đồng nhất về không gian, cũng được thực hiện. Cơ hội cho nghiên cứu đo lường sẽ liên quan đến việc mở rộng khả năng hiệu chuẩn của NIST để bao gồm các tia laser hồng ngoại đầu vào để suy ra công suất tầm trung của các nguồn EUV và đầu ra EUV trực tiếp cuối cùng, tất cả đều trong các điều kiện liên quan đến EUVL công nghiệp. Bằng cách cung cấp phép đo có thể theo dõi cho các thông số quy trình chính, điều này sẽ có tác động trực tiếp đến sự phát triển của quy trình sản xuất chất bán dẫn. Ngoài ra, tác động lâu dài sẽ đến từ việc phát triển các công cụ EUV trong tương lai bằng cách cung cấp dữ liệu có độ chính xác cao để xác thực các mô phỏng do EUV tạo ra.

Còn tiếp...