В даний час комерційна EUV-літографія використовує систему лазерного джерела ультрафіолетового світла плазмового типу (LPP-EUV), яка в основному складається з приводного лазера, олов’яної мішені та колекторного дзеркала. Після двох точних бомбардувань краплинної олов’яної мішені приводним лазером олово буде повністю іонізовано та генеруватиме високоенергетичне EUV-випромінювання, яке буде відображено та сфокусовано на фокальній точці (точка ПЧ) збиральним дзеркалом, а потім введено в подальше пропускання світлового шляху.
Процес збудження та фокусування EUV часто супроводжується генерацією та конвергенцією інших смуг світла (Out-of-band, OoB). Деякі з цих вогнів можна видалити за допомогою фонового водню або вони нечутливі до фоторезисту, тому їх вплив мінімальний. Однак існують інші смуги світла, які можуть завдати серйозної шкоди всій літографічній системі та вплинути на кінцеві характеристики зображення, наприклад, глибоке ультрафіолетове (DUV) та інфрачервоне (ІЧ) світло нижче 300 нм. Перший виникає внаслідок лазерного бомбардування олов’яної мішені, що спричиняє зменшення контрастності літографічного малюнка, оскільки фоторезист дуже чутливий до цієї смуги світла; в той час як останній виникає через рушійний лазер, висока енергія якого спричинить різний ступінь нагріву оптичних елементів, масок і пластин, що знижує точність візерунка та пошкоджує оптичні елементи. Крім того, відбивна здатність поверхні колекторного дзеркала на першому майже така ж, як у EUV, тоді як відбивна здатність останнього наближається до 100%, як показано на малюнку 1. Візьмемо ІЧ як приклад, як дальнє світло. вимоги до потужності джерела лазера для 20 кВт, після відбиття дзеркала колекції та конвергенції, його потужність для досягнення точки ПЧ все ще становить майже 10%, тобто близько 2 кВт; однак для того, щоб ІЧ на всю систему майже не впливало, необхідно додатково знизити потужність в точці ПЧ хоча б на 1%, тобто лише на 20 Вт нижче. З таким високим попитом необхідно відфільтрувати OoB випромінювання, яке значно погіршило б продуктивність системи джерела світла, якби воно не було відфільтровано так, щоб воно відбивалося колекторними дзеркалами та потрапляло на подальший шлях світла.
Рис. 1. Розрахований коефіцієнт відбиття смуг світла з різними довжинами хвиль від багатошарового 50-молібдену/кремнію з періодом 6,9 нм і співвідношенням молібден/кремній 0.4 на поверхні колекторного дзеркала .
Структура фільтра в EUV літографічній системі джерела світла
Команда Нань Ліна та Юсіня Ленга з Державної ключової лабораторії фізики лазерів інтенсивного поля Шанхайського інституту оптичних машин Китайської академії наук (SIOM) систематично розробила ключові технології, основні виклики та майбутні тенденції систем фільтрації EUVL за допомогою щодо позасмугових довжин хвиль у EUV літографічних системах джерел світла.
Результати опубліковано в статті High Power Laser Science and Engineering 2023, № 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Spectral purity systems applyed for laser-produced plasma extreme ultraviolet lithography sources: a огляд [J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
У системах джерел світла EUVL генерований плазмою DUV та ІЧ-випромінювання, що походить від джерела провідного світла, зазвичай має великий вплив на ефективність літографії та термін служби оптичної системи, а також структуру багатошарової плівки з молібдену/кремнію на поверхні Колекторні дзеркала мають високий коефіцієнт відбиття, тому система фільтрації джерела світла EUVL в основному призначена для них. Низька енергоємність DUV, використання незалежної структури плівки, що пропускає або відбиває, може досягти хорошого ефекту фільтрації, але через низьку механічну міцність структури плівки легко призвести до розриву плівки та інших проблем, термін служби коротший. Навпаки, ІЧ-промені з високою енергією не можуть бути відфільтровані просто за допомогою тонкоплівкових фільтрів. Замість цього потрібно обробити багатошарові ґратчасті структури та нанести покриття на підкладку колекторного дзеркала (показано на рис. 2), щоб відфільтрувати ІЧ-промені певних довжин хвиль шляхом дифракції та зберегти якомога більше EUV-випромінювання (показано на рис. 3). ). Цей метод висуває дуже високі вимоги до проектування, обробки та вимірювання структури решітки, особливо щодо контролю шорсткості поверхні решітки та однорідності багатошарової плівки, а також впливу параметрів структури решітки на основі висоти. на відбивну здатність, яку нам потрібно виміряти лише з кількома нанометрами або навіть субнанометрами. З точки зору всієї системи джерела світла EUVL, фільтруючий об’єкт визначає, що кінцеву систему фільтрації важко існувати в одній структурі, яка повинна враховувати як окремо стоячу тонкоплівкову структуру, так і вбудовану структуру решітки збирального дзеркала. , щоб реалізувати вплив на літографічні характеристики OoB для загальної фільтрації, щоб забезпечити чистоту EUV джерела світла.
Рис. 2. Принципова схема структури решітки, вбудованої в дзеркало колектора.
Рис. 3 Принципова схема принципу ІЧ-фільтрації вбудованою ґратчастою структурою збирального дзеркала.
У статті підсумовуються основні технічні рішення системи фільтрації джерела світла EUVL, аналізується ключова технологія фільтрації випромінювання OoB, а також обговорюються основні проблеми та майбутні тенденції розвитку в світлі практичних застосувань. Продуктивність джерела світла EUV визначає продуктивність літографічного візерунки, і для того, щоб в кінцевому підсумку отримати EUV джерело світла високої чистоти, необхідно вдосконалити конструкцію системи фільтрації, передовий виробничий процес і вдосконалений метод вимірювання. Щоб отримати EUV-джерело світла високої чистоти, необхідно вдосконалити конструкцію системи фільтрації, процес виробництва та метод вимірювання.
