Method Article

Интегрированная многометодная модельная структура для контроля олова в ультрафиолетовой литографии

DOI:

10.3791/69818

⸱

March 27th, 2026

 ,  ,  ,  , 
1School of Nuclear Science and Technology, Lanzhou University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол направлен на то, чтобы направлять пользователей через интегрированную модель моделирования для контроля оловянного мусора в экстремальном ультрафиолетовом (EUV) и новой литографии Blue-X, интегрируя кинетическое моделирование, уравнение транспорта Больцмана (BTE) и методы на основе теории функционала плотности (DFT) для оценки ионных взаимодействий и очистки с использованием водорода.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол представляет собой концептуальную интегрированную модельную структуру, иллюстрированную репрезентативными результатами, и обучает пользователей комбинировать уравнение транспорта Больцмана (BTE), частицы в ячейке (PIC) и кинетические симуляции для изучения снижения загрязнений олова (Sn) в литографии экстремального ультрафиолетового (EUV). Протокол включает отражательную способность многослойных зеркал Mo/Si (MLM), выход распыления, глубину имплантации, кинетическое моделирование и вычисления BTE. Симуляции BTE и PIC используются для определения функции распределения энергии электронов (EEDF) водородных плазм и анализа генерации и ускорения энергетических ионов Sn-частицы при различных условиях плазмы. Влияние потока водорода на замедление ионов и эффективность излучения также количественно оценивается. На основе ионизационных сечений и каналов диссоциации видов SnxH y потенциалы взаимодействия для столкновений Sn-H вычисляются с помощью метода теории функционала плотности (DFT), который используется для вычисления глубины имплантации. Кроме того, отражательная способность MLM и выход распыления от взаимодействия между обломками Sn и покрытием Ru на MLM рассчитываются по полуэмпирической формуле. Следуя этому протоколу, пользователи могут получить ключевые физические параметры, важные для контроля обломков Sn, включая выходы распыления, глубину имплантации, отражательную способность MLM и образованиеSH-4 под различными EEDF водородной плазмы. Эти результаты позволяют систематически оценивать процессы загрязнения, очистки и обнаружения в системах литографии EUV.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Экстремально-ультрафиолетовая литография (EUVL) — это передовая технология для продвижения миниатюризации интегральных схем, позволяющая создавать узоры объектов размером меньше 2 нм. В типичном источнике EUV микрокапля из олова (Sn) сначала испаряется и ионизируется с помощью предварительного импульса лазера Nd:YAG, после чего образующееся плазменное облако нагревается лазеромCO2 с частотой 10,6 мкм, генерируя таким образом EUV-излучение, которое собирается многослойными зеркалами Mo/Si (MLM)1,2. Для коммерческих систем, таких как разработанные ASML, исходная энергия достигла уровней, достаточных для массового производства. Тем не менее, продолжающиеся исследования — особенно в Китае — продолжают сосредоточены на повышении эффективности плазм Sn, полученных лазеромCO2.

Одной из главных проблем в источниках EUV является производство энергетических ионов Sn. Облучение капель Sn высокоинтенсивными лазерными импульсамиCO2 приводит к образованию ионов с энергиями в диапазоне keV, что может повредить многослойные зеркала (MLM) и сократить срок службы системына 3,4,5. Для снижения повреждений, вызванных ионами, водород (H2) широко используется в качестве буферного газа. За счёт замедления при столкновенииH 2 снижает перенос ионов Sn и снижает попадание мусора на оптические компоненты. Надёжные данные о тормозной мощности и точные модели взаимодействий Sn–H имеют решающее значение для оптимизации как эффективности источника, так идолговечности 5,6,7.

Ещё одна важная проблема связана с отложением фрагментов Sn на поверхности внутри вакуумной камеры, особенно на коллекторных зеркалах, расположенных рядом с плазмой. Даже тонкое покрытие Sn снижает отражающую способность EUV и ухудшает оптические характеристики иоперационную стабильность 8,9,10. Практическим промышленным решением является непрерывное впрысканиеH2 в качестве фоновогогаза 11. В этом подходе водородные радикалы травят Sn-покрытия через следующую экзотермическую реакцию, образуя летучий станан (SnH 4), который удаляется насосным насосом.

Sn(s) + 4H(g) →SnH 4(g),

Хотя этот метод эффективен для улучшения удаления Sn, он вводит новые осложнения. Водородные радикалы, образующиеся в результате диссоциации плазмыH2 , могут вызывать цепное разложениеSnH 4, регенерируя Sn и вызывая вторичноезагрязнение 9. Такие процессы снижают эффективность очистки и могут снижать стабильность зеркала и оптические характеристики. Глубокое понимание образования, разложения и взаимодействия с поверхностью олова является необходимым для совершенствования методов очистки на основе водорода. Недавние поверхностные исследования подчёркивают важность характеристики гидридов олова и их промежуточных веществ для правильного выявления путей загрязнения и подавления повторного осадженияSn 12.

Несмотря на эти усилия, ключевые аспекты химии плазмы Sn–H остаются недостаточно характеризованными. В частности, структура, реактивность, фрагментации и скорости образования/диссоциации видов Sn-H (например,Sn 2H 2 и SnHx) при условиях плазмы, релевантных для EUV, не имеют прямой экспериментальнойвалидации 13. Кроме того, пути побочных реакций в плазмах Sn-H, факторы, определяющие вероятность их возникновения, критические пороги для неблагоприятных реакций и долгосрочная операционная стабильность не были систематическиизучены 14.

В совокупности эти вопросы подчёркивают необходимость фундаментальных исследований взаимодействия плазмы и поверхности с точки зрения атомной и молекулярной физики, физики плазмы и квантовой химии. Существующие методы моделирования обычно охватывают только отдельные аспекты контроля обломков Sn, такие как генерация ионов Sn, остановочная мощность H2 на высокоэнергетические ионы Sn или взаимодействие ионов с поверхностью ионов, поэтому не могут охватить полный цикл загрязнения, очистки и обнаружения. Для устранения этих ограничений мы стремились разработать интегрированный протокол моделирования, объединяющий симуляции частиц в ячейке (PIC), анализ транспортных уравнений Больцмана (BTE), теорию функционала плотности (DFT) и кинетическое моделирование. Исследования источников света в экстремальном ультрафиолетовом (EUV) включают несколько взаимосвязанных процессов, включая взаимодействия лазер–капля, лазер–плазма, плазма–плазма и плазма–газ. Этот протокол описывает интегрированную модель моделирования, объединяющую гидродинамику, методы теории частиц в ячейке (PIC) и теории функционала плотности (DFT) для моделирования смягчения загрязнений олова (Sn) и очистки водорода. Этот протокол обеспечивает унифицированный, воспроизводимый рабочий процесс для исследования образования обломков Sn, транспортировки, взаимодействия поверхности и снижения последствий водорода. В следующем разделе подробно описана пошаговая реализация этой методологии.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ПРИМЕЧАНИЕ: Общий рабочий процесс, включая интеграцию жидких, кинетических и квантово-химических подходов. Рабочий процесс иллюстрирован на рисунке 1 (выделенном в красном окне).

figure-protocol-1
Рисунок 1. Схема интегрированного моделирования для экстремальной ультрафиолетовой литографии. Сокращения: MLM = многослойные зеркала; PIC = частица в ячейке; BTE = уравнение переноса Больцмана; EEDF = функция распределения энергии электронов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

1. Моделирование отражательной способности MLM

  1. Настройте многоуровневые параметры. Используйте Mo/Si MLM в качестве коллекторов в EUV-источниках. Определите структуру многослойного зеркала Mo/Si (MLM) со следующими толщиной слоев: Mo (1,950 нм), Mo-on-Si (0,806 нм), Si (3,843 нм) и Si-on-Mo (0,386 нм)15.
  2. Оцените материалы защиты поверхности. Поскольку поверхность Mo/Si подвержена окислению и образованию карбида, что со временем снижает оптические характеристики, используйте покрытия Ru,RuO 2,ZrO 2 иTiO 2 для оценки окисления и устойчивости к карбиду16.
  3. Рассчитайте отражательность MLM. Оценить отражательную способность многослойного слоя Mo/Si с покрытием Ru с использованием данных показателя преломления, что позволяет количественно оценить компромиссы между защитой и оптической эффективностью.
    figure-protocol-2
    figure-protocol-3
    figure-protocol-4
    ПРИМЕЧАНИЕ: значения δ и β для различных материалов доступны в Центре рентгеновской оптики при Национальной лаборатории Лоуренса вБеркли 17.
  4. Отражательная способность MLM против слоя каппинга Ru: вычислите изменения отражательной способности в зависимости от толщины слоя с помощью показателей преломления. Сравните результаты, чтобы определить компромисс между оптической эффективностью и долговечностью (рисунок 2).
  5. Контрольная точка выхода и воспроизводимости: Подтвердите успешное выполнение этого раздела, сгенерируя кривую отражательности–толщины на 13,5 нм, как на рисунке 2 , или в эталонных значениях, представленных Лю и др. 15.

figure-protocol-5
Рисунок 2. Отражательная способность многослойного слоя Mo/Si с разной толщиной слоя Ru. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

2. Расчёт выхода при распылении

  1. Применяйте формулу Ямамуры. Рассчитайте выход распыления (Y) с помощью формулы, предложенной Ямамурой и др.18figure-protocol-6
  2. Вычислите остановочные сечения. Оцените ядерные(S n) иэлектронные (S e) остановочные сечения с помощью уравнений. (3)–(4).
    figure-protocol-7
    иfigure-protocol-8
  3. Определите константы. Вычислите эмпирическую константу K с помощью уравнения (5)
    figure-protocol-9
    Где Z1 и Z2 обозначают атомный номер падающего снаряда и материала мишени соответственно; M1 и M2 представляют массу падающего снаряда и материала мишени соответственно. Er и E th — это соответственно поведённая энергия и пороговая энергия, Es — энергия связания поверхности целевогоматериала 18.
  4. Шаги выполнения: Рассчитайте доход от запышки, выполнив скрипт на Python, показанный на рисунке 3. Реализуйте формулу Ямамуры с помощью скрипта Python, показанного на рисунке 4. Убедитесь, что компьютер оснащён Python 3 и библиотекой NumPy. Выполнение скрипта на Python, показанного на рисунке 3 , генерирует двухстолбочный текстовый файл с названием yield.dat, содержащий рассчитанные данные по запылению, как показано на рисунке 5.
  5. Контрольная точка воспроизводимости: Подтвердите успешное выполнение этого раздела, сгенерируя кривую расхода-выхода и падающей энергии для ионов Sn, влияющих на Ru (рисунок 5). Проверьте, что рассчитанный выход распыления для Ar на Ru совпадает с опубликованными экспериментальными данными в пределах ±30%, выполняя функции калибровочной проверки.

figure-protocol-10
Рисунок 3. Скрипт на Python для расчёта выхода запылений. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-protocol-11
Рисунок 4. Python-скрипт для формулы Yamamura. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-protocol-12
Рисунок 5. Рассчитанные выходы Ar в Ru и Sn в Ru. Слева: Ru; справа: Sn в формуле Ru. Yamamura и др., описанная в шаге 2.1. Проводится сравнение текущих моделей с моделями Ву и др.26 и Легрейд и др.27 . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

3. Симуляция глубины имплантации

  1. Выберите потенциальную модель. Используйте потенциал KrCв коде 19 RustBCA для взаимодействий ион–твёрдое тело:figure-protocol-13
  2. Определите функцию скрининга. Реализуйте Φ(r/a) как сумму экспоненциальных членов:
    figure-protocol-14
    1. Выражаем значение a для потенциала KrC как в следующем уравнении с другими параметрами ci и d i из таблицы 1.figure-protocol-15
  3. Шаги выполнения: Вычислите глубину имплантации, выполнив скрипт на Python, показанный на рисунке 6, где команда выполнения RustBCA интегрирована в скрипт:
    1. Введите команду = "cargo run --release 1D" + InputFile
    2. Затем введите os.system(command)
  4. Откройте скрипт на Python, показанный на рисунке 6, задайте параметры в соответствии с скриптом и запустите его, чтобы получить двухстолбочный текстовый файл с названием depth.dat, содержащий рассчитанную глубину имплантации.
  5. Контрольная точка воспроизводимости: Подтвердите успешное выполнение этого раздела, сгенерируя среднюю глубину имплантации Sn (рисунок 7).
c1c2c3d1d2d3
0.190950.473670.335380.278540.637171.91925

Таблица 1: Параметры ci i i участвуют в потенциале KrC.

figure-protocol-16
Рисунок 6. Python-скрипт для расчёта глубины имплантации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-protocol-17
Рисунок 7. Рассчитана глубина имплантации ионов Sn в многослойных зеркалах Ru-Mo-Si. Слева: распределение глубины имплантации 10000 падающих ионов Sn при двух падающих энергиях: 2,0 кэВ (жёлтый) и 3,0 кэВ (синий); Справа: средняя глубина имплантации Sn. Рассчитана по потенциалу KrC, реализованному в RustBCA, описанном шагом протокола 3.1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

4. Расчёт тормозной мощности

  1. Моделируйте водород как буферный газ. Для снижения ущерба ионов кеВ для MLM введите водород в качестве буферного газа.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Таким образом, останавливающая сила и распыление ионов keV Sn в присутствии поверхностей водорода и MLM остаются критичными проблемами.
  2. Используйте потенциалы на основе DFT. Подгонять рассчитанные межатомные потенциалы для водородно-металлических систем как в формы потенциала Циглера–Бирсака–Литтмарка (ZBL), так и с формами Морса.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В недавнейработе 20 был разработан межатомный потенциал для водородно-металлических систем на основе расчётов теории функционала плотности (DFT).
  3. Контрольная точка воспроизводимости: Проверьте вычисленную остановочную способность ионов Sn в водороде, сравнивая энергетическозависимые остановочные кривые с эталонными данными, полученными из симуляций SRIM и опубликованных экспериментальных наборов данных.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эти данные следует сравнить с рисунком 6 работы Feng и др. 20.
  4. Объедините выходные данные из разделов 1–4 (отражательная способность MLM, выход распыления, глубина имплантации и остановочная мощность) для оценки относительного срока службы многослойных зеркал Mo/Si при воздействии ионов Sn.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Такие эффекты, как эволюция шероховатости поверхности, геометрия зеркала и трассировка лучей, не включены в настоящий протокол и должны быть включены в будущие расширения.
  5. Применяйте тот же процесс к альтернативным диапазонам длин волн, таким как Blue-X-литография, корректируя оптические константы и распределение энергии ионов соответственно.

5. Формирование и разложениеSnH 4

ПРИМЕЧАНИЕ: Детальное кинетическое исследование образования и разложенияSnH 4 требует нескольких сечений и скоростей реакций между Sn-H. Ранее были отмечены электронные ударные ионизации и фрагментации станана21, скорости реакцийXH 4+H→XH3+H 2 и SnH4+SnH→Sn2H3+H2, SnH4+SnH→Sn2H5 22,23. Однако образование SnH 4 в плазменной фазе, а также взаимодействия и механизмы реакций с различными материалами пока не полностью изучены или изучены. Экспериментальные исследования химии станнанов и связанных с ней путей разложения остаютсяредкими 12,24, что подчёркивает необходимость дальнейших исследований.

  1. Расчёты DFT и TST: Используйте функциональную теорию плотности (DFT) в сочетании с теорией переходных состояний (TST), реализованной в Гауссе 16, для расчёта пропущенных скоростей реакций.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эти вычислительные подходы позволяют рассчитывать энергетику реакций, переходные состояния и константы скорости, обеспечивая детальное механистическое понимание образования станнана в условиях плазмы.
  2. Определите пути реакции. Здесь включены два последовательных пути реакции, ведущих к образованиюSnH 4 .
    (1) Sn+H 2→SnH2
    (2)SnH 2+H2→SnH 4
  3. Выполняйте расчёты DFT и TST. Рассчитайте энергии реакций, переходные состояния и константы скорости (k) для двух реакций, результаты показаны на рисунках 8 и 9. Краткое описание термодинамики реакций в таблице 2 и 4 , а параметры Аррениуса — в таблице 3 и 5.
  4. Контрольная точка выхода и воспроизводимости: проверьте вычисленные константы скорости реакции, воспроизведя температурно-зависимые кривые скорости, показанные на рисунках 8 и 9, или с указаннымизначениями 22,23.
  5. Экспортировать валидированные константы скорости в табличном или машиночитаемом формате (например, CSV или TXT) для прямого использования в качестве входных параметров при последующем кинетическом моделировании химии плазмы Sn–H.

figure-protocol-18
Рисунок 8. Скорость реакции и энергетический барьер для Sn+H 2→SnH2. Слева: константы скорости реакции Sn+H 2→SnH2; Справа: энергетический барьер для реактивных путей (все серые атомы представляют H, а синие атомы — Sn). Вычисления выполняются по Гауссиану 16. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

РеакцияПродуктΔHΔGΔE
Sn+H 2→SnH2SnH 2-24.71-19.1317.87

Таблица 2: Энтальпии реакции (H), свободная энергия Гиббса (G) и потенциальные барьеры (E) (ккал/моль) для трёх реакционных каналов при 298,15 K и 1 атм.

Параметры АррениусаМетодыРеакции
Sn+H 2→SnH2
ATST2.50×10-13
TST/Wigner1.13×10-13
TST/Eckart1.45×10-29
nTST0.85
TST/Wigner0.93
TST/Eckart5.56
Ea(кДж/моль)TST68.99
TST/Wigner65.3
TST/Eckart30.4
k(298K)(см3 моль-1 сек-1)TST2.72×10-23
TST/Wigner8.94×10-23
TST/Eckart1.03×10-21

Таблица 3: Параметры Аррениуса реакции Sn+H 2→SnH2 в диапазоне температур от 180 до 2000 K.

figure-protocol-19
Рисунок 9. Скорость реакции и энергетический барьер дляSnH 2+H 2→SnH4. Слева: константы скорости реакцииSnH 2+H 2→SnH4; Справа: энергетический барьер для реактивных путей (все серые атомы представляют H, а синие атомы — Sn). Вычисления выполняются по Гауссиану 16. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

РеакцияПродуктΔHΔGΔE
SnH2+H2→SnH 4SnH 4-26.5-32.8126.26

Таблица 4: Реакционные энтальпии (H), свободная энергия Гиббса (G) и потенциальные барьеры (E) (ккал/моль) для трёх реакционных каналов при 298,15 K и 1 атм.

Параметры АррениусаМетодыРеакции
SnH2+H2→SnH 4
ATST3.73×10-17
TST/Wigner1.23×10-17
TST/Eckart1.29×10-37
nTST1.55
TST/Wigner1.67
TST/Eckart7.5
Ea(кДж/моль)TST136.39
TST/Wigner132.94
TST/Eckart90.83
k(298K)(см3 моль-1 сек-1)TST3.39×10-37
TST/Wigner9.33×10-37
TST/Eckart6.56×10-36

Таблица 5: Параметры Аррениуса реакцииSnH 2+H 2→SnH4 в диапазоне температур от 180 до 2000 K.

6. Расчёт функции распределения энергии электронов (EEDF)

ПРИМЕЧАНИЕ: Уравнение переноса Больцмана

Уравнение Больцмана для ансамбля электронов в ионизированном газе выглядит как

figure-protocol-20

Где f — распределение электронов в шестимерном фазовом пространстве, v — координаты скорости, e — элементарный заряд, m — масса электрона (9,10956 × 10-31 кг), E — электрическое поле, figure-protocol-21 оператор градиента скорости, а C — скорость изменения f в результате столкновений.

  1. Запустите решатель BOLSIG+ с использованием двухчленного приближения для решения уравнения переноса Больцмана дляводородной плазмы 25.
  2. Шаги выполнения: BOLSIG+ — графическое окно.
    1. Нажмите кнопку Read Collisions , как показано на рисунке 10A , чтобы прочитать данные поперечных сечений H2.
    2. Выберите параметры вычисления в файле «conditions», как показано на рисунке 10B.
    3. Наконец, как показано на рисунке 10C, нажмите кнопку графика EEDF , чтобы нарисовать изображение EEDF.
  3. Контрольная точка выхода и воспроизводимости: Подтвердить успешное выполнение решателя BOLSIG+ путём генерации функции распределения энергии электронов (EEDF) для водородной плазмы в заданном диапазоне редуцированного электрического поля (E/N). Проверьте, что EEDF на рисунке 11.
  4. Экспортировать конечные данные EEDF в табличной форме (например, ASCII или CSV) для прямого использования в кинетическом моделировании химии плазмы Sn–H.

figure-protocol-22
Рисунок 10. Графический интерфейс программного обеспечения BOLSIG+. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

7. Кинетическое моделирование химии плазмы Sn–H

  1. Импортировать параметры плазмы из моделирования PIC. Извлекать параметры плазмы, включая плотность электронов и температуру плазмы, из моделирования жидкости. Используйте эти параметры как начальные условия для моделирования PIC для получения пространственно-временных распределений и спектров энергии ионов Sn.
  2. Выполняйте кинетические симуляции. Решите уравнения связанной скорости для Sn,SnH x и связанных промежуточных веществ, используя распределения энергии ионов, полученных на основе PIC, и скорости реакций, полученных от DFT/TST, в качестве входных данных. Отслеживайте временную эволюцию плотностей видов в условиях водородной плазмы, важных для работы источников EUV.
  3. Сопоставьте кинетические выходы с моделями взаимодействия поверхности. Комбинировать кинетические результаты с тормозной силой, выходом при запылении и распределением глубины имплантации, полученными в секциях 2–4. Используйте эти связанные выходы для оценки механизмов деградации и оценки эффективного срока службы Mo/Si MLM.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Калибровка и валидация выхода при распылении
Рассчитайте выход распыления атомов Ar в Ru как этап калибровки. Эти сигналы распыления отражают выход из шага протокола 2.1 (модель Ямамуры). Результаты показаны на рисунке 5 (слева). Экспериментальные данные, опубликованные Wu et al.26 и Laegreid et al.27 , в целом согласованы. Теоретические результаты данной модели хорошо согласуются с эксперим...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Интегрированная методология, объединяющая уравнение переноса Больцмана (BTE), частицы в ячейке (PIC) и кинетическое моделирование, создаёт единую основу для исследования снижения потери олова (Sn) в литографии на экстремальном ультрафиолетовом (EUV). В частности, симуляция жидкости даёт параметры плазмы — плотность и температуру, которые можно интегрировать в программу PIC для получения пространственно-временного распределения молекул SnxHy . Связывая эти результаты...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

У авторов нет конфликтов интересов, которые нужно раскрывать.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы признаём поддержку гранта Национального фонда естественных наук Китая No 12374231.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BOLSIG+Лаборатория плазмы и преобразования энергии, Университет Поль СабатьеВерсия обновлена 24 апреля 2025 года
ГауссовскийGaussian Inc.Гауссиан 16
RustBCAКафедра ядерной, плазменной и радиологической инженерии, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн1.2.0

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. O’Sullivan, G., et al. Spectroscopy of highly charged ions and its relevance to EUV and soft X-ray source development. J Phys B At Mol Opt Phys. 48, 144025(2015).
  2. Versolato, O. O. Physics of laser-driven tin plasma sources of EUV radiation for nanolithography. Plasma Sources Sci Technol. 28, 083001(2019).
  3. Bayerle, A., et al. Sn ion energy distributions of ns- and ps-laser produced plasmas. Plasma Sources Sci Technol. 27 (4), 045001(2018).
  4. Rai, S., et al. Evidence of production of keV Sn+ ions in the H2 buffer gas surrounding an Sn-plasma EUV source. Plasma Sources Sci Technol. 32 (3), 035006(2023).
  5. Spatial separation of EUV emission and energetic ions by use of double-laser-pulse irradiation. Sugiura, T., et al. Proc SPIE 13177 Photomask Japan XXX Symposium on Photomask and Next-Generation Lithography Mask Technology, , 1317715(2024).
  6. Fleur, V. Energy loss and scattering of energetic Sn ions interacting with H2: prospects of time-of-flight investigations. [PhD thesis]. , University of Groningen. (2021).
  7. Rai, S. Ionic interactions around EUV generating tin plasma. [PhD thesis]. , University of Groningen. (2023).
  8. Mertens, B., et al. Progress in EUV optics lifetime expectations. Microelectron Eng. 73-74, 16-22 (2004).
  9. Ugur, D., Storm, A. J., Verberk, R., Brouwer, J. C., Sloof, W. G. Decomposition of SnH4 molecules on metal and metal–oxide surfaces. Appl Surf Sci. 288, 673-676 (2014).
  10. Elg, D. T., et al. Removal of tin from extreme ultraviolet collector optics by in-situ hydrogen plasma etching. Plasma Chem Plasma Process. 38, 223-245 (2018).
  11. van Herpen, M. M. J. W., Klunder, D. J. W., Soer, W. A., Moors, R., Banine, V. Sn etching with hydrogen radicals to clean EUV optics. Chem Phys Lett. 484 (4-6), 197-199 (2010).
  12. Garza, R., et al. Stannane in extreme ultraviolet lithography and vacuum technology: synthesis and characterization. J Vac Sci Technol A. 41 (6), 063209(2023).
  13. Biggerstaff, S., et al. Comparative study of neutral and cationic Sn2H2: toward laboratory detection of the cation. J Phys Chem A. 128, 7090-7104 (2024).
  14. Xiao, Z., et al. Multiple states and roles of hydrogen in p-type SnS semiconductors. Phys Chem Chem Phys. 20, 20952-20960 (2018).
  15. Liu, X., et al. Comparative study on microstructure of Mo/Si multilayers deposited on large curved mirror with and without the shadow mask. Micromachines (Basel). 14 (3), 526(2023).
  16. Yao, D., et al. Fabrication and characterization of TiO2 and SiO2 as protective coating for Mo/Si multilayer by ion beam sputtering. Vacuum. 238, 114287(2025).
  17. Henke, B. L., Gullikson, E. M., Davis, J. C. X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E = 50-30000 eV, Z = 1-92. At Data Nucl Data Tables. 54, 181-342 (1993).
  18. Yamamura, Y., Tawara, H. Energy dependence of ion-induced sputtering yields from monatomic solids at normal incidence. At Data Nucl Data Tables. 62, 149-253 (1996).
  19. Drobny, J. T., Curreli, D. RustBCA: a high-performance binary-collision-approximation code for ion-material interactions. J Open Source Softw. 6, 3298(2021).
  20. Feng, X., Song, Y., Ma, Y., Li, B. DFT-based interatomic potentials for hydrogen-metal systems: improved stopping power modeling. Nucl Instrum Methods Phys Res B. 572, 165999(2026).
  21. Song, Y., Ma, Y., Li, B., Chen, X. Decomposition of electron ionization mass spectra and calculation of electron ionization cross sections of SnxHy for extreme ultraviolet lithography. Phys Scr. 100, 045405(2025).
  22. Ma, Y., Li, B. A comparative study of kinetic and thermodynamic mechanisms of XH4 + H → XH3 + H2 reaction (X = Si, Ge, and Sn). AIP Adv. 15, 075138(2025).
  23. Ma, Y., Li, B. Reaction pathways between SnH4 and SnH relevant to EUV lithography: a DFT and TST study. Plasma Chem Plasma Process. 46, 40(2026).
  24. Rieger, J., Benter, T., Kersten, H. High-resolution electron ionization mass spectrometry of stannane: deconvolution of superimposed fragmentation patterns. J Am Soc Mass Spectrom. 35, 1523-1532 (2024).
  25. Hagelaar, G. J. M., Pitchford, L. C. Solving the Boltzmann equation to obtain electron transport coefficients and rate coefficients for fluid models. Plasma Sources Sci Technol. 14, 722-733 (2005).
  26. Wu, S. Sputtering yields of Ru, Mo, and Si under low energy. J Appl Phys. 106, 054902(2009).
  27. Laegreid, N., Wehner, G. K. Sputtering yields of metals for Ar+ and Ne+ ions with energies from 50 to 600 eV. J Appl Phys. 32, 365-369 (1961).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

EUV LithographyTin Debris ControlBoltzmann Transport EquationParticle In Cell SimulationKinetic ModelingHydrogen PlasmaSputtering YieldImplantation DepthMLM ReflectivityDensity Functional Theory

Related Articles