极紫外光刻中锡屑控制的集成多方法模拟框架

Summary

该协议旨在引导用户通过集成仿真框架，实现极紫外（EUV）和新兴的Blue-X光刻中的锡碎片控制，整合动力学建模、玻尔兹曼输运方程（BTE）和基于密度泛函理论（DFT）的方法，以评估离子相互作用和氢辅助清洗。

Abstract

该协议是一个概念性的集成建模框架，展示了具有代表性的成果，指导用户结合玻尔兹曼输运方程（BTE）、粒子单元（PIC）和动力学模拟，研究极紫外（EUV）光刻中的锡（Sn）碎片缓解。该协议包括 Mo/Si 多层镜（MLM）的反射率、溅射良率、植入深度、动力学建模和 BTE 计算。BTE和PIC仿真用于解析氢等离子体的电子能量分布函数（EEDF），并分析不同等离子体条件下高能Sn离子的生成和加速。氢气流动对离子减速和辐射效率的影响也被量化。基于Sn_xH_y 物种的电离截面和解离通道，利用密度泛函理论（DFT）方法计算Sn-H碰撞的相互作用势，该方法用于计算植入深度。此外，MLM通过半经验公式计算了Sn碎屑与MLM上Ru涂层相互作用产生的反射率和溅射产率。遵循该协议，用户可以获得与Sn碎屑控制相关的关键物理参数，包括溅射产率、注入深度、MLM反射率以及各种氢等离子体EEDF下的_SH-4 形成情况。这些输出使得系统性评估极紫外光刻系统中的污染、清洗和检测过程成为可能。

Introduction

极紫外光刻（EUVL）是推进集成电路微型化的尖端技术，使得能够实现小于2纳米的特征图案化。在典型的极紫外光源中，先将锡（Sn）微滴汽化并电离，由Nd：YAG激光器的预脉冲电离，产生的等离子体云被运行在10.6微米的_CO2激光器重新加热，从而产生极紫外辐射，并由钾/硅多层镜（MLM^）1,2收集。对于ASML开发的商业系统，源功率已达到量产所需的水平。尽管如此，持续的研究——尤其是在中国——仍专注于提升_CO2激光产生的Sn等离子体的效率。

极紫外光源的一个主要挑战是高能的Sn离子的产生。用高强度_CO2激光脉冲照射Sn液滴会产生能量在keV范围内的离子，这会损坏多层镜（MLM），并缩短系统寿命^3,4,5。为减少离子引起的损伤，氢气（_氢2）被广泛用作缓冲气体。通过碰撞减速，_H2减缓了锡离子的传输，减少了进入光学元件的碎屑。因此，可靠的停止功率数据和Sn–H相互作用的准确模型对于优化源效率和耐久性至关重要

Protocol

注意：整体工作流程，包括流体、动力学和量子化学方法的整合。工作流程如 图1 所示（红色框中高亮）。

图1。极紫外光刻集成仿真框架示意图。 缩写：MLM = 多层镜像;PIC = 粒子单元;BTE = 玻尔兹曼输运方程;EEDF = 电子能量分布函数。 请点击此处查看该图的放大版本。

1. 多层次多层次反射率模拟

1. 设置多层参数。在极紫外（EUV）来源中使用Mo/Si多层次传销作为收藏者。定义具有以下层厚的钼/硅多层镜（MLM）结构：钼（1.950 nm）、钚对铧（0....

Results

溅射良率校准与验证
计算氩原子在铵中的溅射产率作为校准步骤。这些溅射产出代表协议步骤2.1（山村模型）的输出。结果如图5（左）所示。Wu等人²⁶和Laegreid等人报告的实验数据大体一致。本模型的理论结果与入射能量超过80 eV的实验测量结果高度吻合。在低入射能量（<40 eV）下，与Wu等数据的相对偏差约为60%。此次比较作为验证检查点，确认协议步骤2.4的正确执行。

基于该校准，计算出入射铀的钹离子溅射产率，如 图5 （右图）。这些结果代表了Sn碎片建模第2.4步协议的主要输出。这些计算将在后续工作中扩展到SiO₂和TiO₂封盖层。

Ru/Mo/Si多层镜中Sn的植入深度

Discussion

结合玻尔兹曼输运方程（BTE）、粒子入胞（PIC）和动力学仿真的综合方法，建立了一个统一的框架，用于研究极紫外（EUV）光刻中锡（Sn）碎片的缓解。具体来说，流体模拟会得到等离子体参数——密度和温度，这些参数可以集成到PIC程序中，以获得Sn_xH_y 分子的时空分布。通过将这些PIC结果与DFT/TST计算获得的反应速率结合，可以对Sn-H物种进行完整的动力学研究。这种多尺度方法使等离子体动力学、离子输运和表面反应等过程能够同步建模——这些过程对于提升源效率和耐久性至关重要。近期在精确截面和反应速率的编制进展为Sn-氢系统进行真实动力学模拟奠定了坚实基础。

多个代表性结果证实了该方案的可靠性。对散射良率模型的验证（见第2部分描述）显示，在入射能量超过80 eV时，Ru中氬的实验数据高度一致，证实了所采用相互作用势的适用性。基于此，计算了Ru中Sn的溅射产率，为氧化物和氮化物保护涂层提供了参考数据。溅射良率计算的成功取决于准确的目标材料参数。因此，这也是该模拟的局限所在。这是.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BOLSIG+	保罗·萨巴捷大学等离子体与能量转换实验室	该版本于2025年4月24日更新
高斯	高斯公司	高斯16
RustBCA	伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校核、等离子体与放射工程系	1.2.0