Hoe vormt waterstof blaren in rutheniumspiegels voor extreme UV (EUV) lithografiemachines? Een M2i-onderzoeksproject van Chidozie Onwudinanti en collega's bij DIFFER, Technische Universiteit Eindhoven en Universiteit Twente leggen het blaarvormingsproces uit:een laagje tinverontreiniging werkt als een klep die waterstof doorlaat in het onderliggende ruthenium, maar blokkeert het om weer weg te gaan, schrijft het team in het journaal Fysische chemie Chemische fysica .

Hoe vormt waterstof blaren in rutheniumspiegels voor extreme UV (EUV) lithografiemachines? Een M2i-onderzoeksproject van Chidozie Onwudinanti en collega's bij DIFFER, Technische Universiteit Eindhoven en Universiteit Twente leggen het blaarvormingsproces uit:een laagje tinverontreiniging werkt als een klep die waterstof doorlaat in het onderliggende ruthenium, maar blokkeert het om weer weg te gaan, schrijft het team in het journaal Fysische chemie Chemische fysica .

Extreem ultraviolette lithografie (EUV) machines zijn vrij buitengewone stukjes technologie, die soms tegen het soort problemen aanlopen dat ontstaat bij het verleggen van de grenzen van wat fysiek mogelijk is. Een van die problemen is de schade aan de spiegels in de machines. EUV-licht wordt geabsorbeerd door alle vaste materialen, en ook door de lucht dus het licht in deze machines wordt gefocust en gestuurd door spiegels in bijna-vacuüm. Het licht komt van een tinplasma, de spiegels bedekt met ruthenium richten het licht, en waterstofgas fungeert als buffer en reinigingsmiddel voor de spiegels. Deze verder perfecte dans wordt verpest door de vorming van blaren, waterstof onder hoge druk onder de rutheniumkap, wanneer tinafval op de spiegels terechtkomt.

doctoraat kandidaat en hoofdauteur Chidozie Onwudinanti:"Ons eerdere werk had aangetoond dat waterstof en tin gemakkelijk aan het rutheniumoppervlak hechten, en dat de nabijheid van tin de penetratie van waterstof in het ruthenium bevordert. Echter, de oplosbaarheid van waterstof in ruthenium is laag. Dus stonden we voor de vraag:hoe komen zoveel waterstofatomen in, en door de rutheniumlaag om blaren te vormen?"

Klep voor waterstof

Overgangstoestandberekeningen van waterstofdiffusiepaden uit het nabije oppervlaktegebied van ruthenium onthulden het mechanisme:waterstof kan dieper in het metaal gaan, maar het kan niet door het oppervlak gaan omdat het oppervlak verzadigd is met waterstof en tin. Onwudinanti:"Met andere woorden, de barrière voor het binnendringen van waterstof in de ondergrond hebben verminderd, tin maakt het moeilijker voor de waterstof om door de bovenkant van de film te gaan. We ontdekten dat een vergelijkbaar oppervlakblokkerend effect werd gevonden in een aantal verschillende experimenten met waterstofpermeatie door metalen, ook in toepassingen voor kernfusie."

"Wat we hebben laten zien, is hoe tin werkt als een soort klep, de waterstof door het oppervlak laten gaan, maar meestal in één richting. in waarheid, de waterstof verlaat wel het ruthenium; het vertrekt gewoon aan de verkeerde kant van de film. In toekomstig werk zijn we van plan om het proces van tinafzetting op het rutheniumoppervlak nader te bekijken, en hoe waterstof daarin speelt, en we zullen andere rekentechnieken op het probleem toepassen. We willen een completer beeld krijgen van de belangrijkste factoren en hun effecten op de snelheid van blaarvorming."