Hotel Ruthenium:hvordan brint tjekker ind, men aldrig forlader

Hvordan danner brint blærer i rutheniumspejle til ekstrem UV (EUV) litografimaskiner? Et M2i-forskningsprojekt af Chidozie Onwudinanti og kolleger hos DIFFER, Eindhoven University of Technology og University of Twente forklarer blæredannelsesprocessen:et lag af tinforurening fungerer som en ventil, der lader brint komme ind i det underliggende ruthenium, men forhindrer det i at forlade igen, skriver holdet i journalen Fysisk kemi Kemisk fysik .

Hvordan danner brint blærer i rutheniumspejle til ekstrem UV (EUV) litografimaskiner? Et M2i-forskningsprojekt af Chidozie Onwudinanti og kolleger hos DIFFER, Eindhoven University of Technology og University of Twente forklarer blæredannelsesprocessen:et lag af tinforurening fungerer som en ventil, der lader brint komme ind i det underliggende ruthenium, men forhindrer det i at forlade igen, skriver holdet i journalen Fysisk kemi Kemisk fysik .

Extreme ultraviolet lithography (EUV) maskiner er ganske ekstraordinære stykker teknologi, som nogle gange løber ind i den slags problemer, der opstår, når man skubber grænserne for, hvad der er fysisk muligt. Et sådant problem er skaden påført af spejlene i maskinerne. EUV-lys absorberes af alle faste materialer, og også med fly, så lyset i disse maskiner er fokuseret og rettet af spejle i næsten vakuum. Lyset kommer fra et tinplasma, spejlene toppet med ruthenium leder lyset, og brintgas fungerer som buffer og rensemiddel for spejlene. Denne ellers perfekte dans er ødelagt af dannelsen af ​​vabler, højtrykslommer af brint under rutheniumhætten, når tinaffald lander på spejlene.

Ph.D. kandidat og hovedforfatter Chidozie Onwudinanti:"Vores tidligere arbejde havde fastslået, at brint og tin klæber let til rutheniumoverfladen, og at tinnærhed hjælper med at trænge brint ind i rutheniumet. Imidlertid, brintopløseligheden i ruthenium er lav. Så vi stod over for spørgsmålet:hvordan kommer så mange brintatomer ind i, og gennem rutheniumlaget for at danne blærer?"

Ventil til brint

Overgangstilstandsberegninger af hydrogendiffusionsveje fra ruthenium nær overfladeområdet afslørede mekanismen:brint kan bevæge sig dybere ind i metallet, men det kan ikke forlade overfladen, fordi overfladen er mættet med brint og tin. Onwudinanti:"Med andre ord, at have reduceret barrieren for brints indtrængen i undergrunden, tin gør det sværere for brinten at forlade toppen af ​​filmen. Vi fandt en lignende overfladeblokerende effekt blev fundet i en række forskellige eksperimenter med brintgennemtrængning gennem metaller, også i applikationer til nuklear fusion."

"Det, vi har vist, er, hvordan tin fungerer som en slags ventil, lade brinten passere gennem overfladen, men mest i én retning. I sandhed, brinten forlader rutheniumet; den forlader simpelthen den forkerte side af filmen. I det fremtidige arbejde agter vi at se nærmere på processen med tinaflejring på rutheniumoverfladen, og hvordan brint spiller ind, og vi vil anvende andre beregningsteknikker på problemet. Vi sigter mod at opbygge et mere komplet billede af nøglefaktorerne og deres indvirkning på hastigheden af ​​blærer."