For tiden bruker kommersiell EUV-litografi et laserplasma-type-ekstrem ultrafiolett (LPP-EUV) lyskildesystem, som hovedsakelig består av en drivlaser, et dråpetinnmål og et samlespeil. Etter to presise bombardementer av dråpetinnmålet av drivlaseren, vil tinnet bli fullstendig ionisert og generere høyenergisk EUV-stråling, som vil bli reflektert og fokusert til et brennpunkt (IF-punkt) av samlespeilet og deretter gå inn i den påfølgende overføringen av lysbanen.
Prosessen med eksitasjon og fokusering av EUV er ofte ledsaget av generering og konvergens av andre lysbånd (Out-of-band, OoB). Noen av disse lysene kan fjernes ved hjelp av bakgrunnshydrogen eller er ufølsomme for fotoresisten, så deres innvirkning er minimal. Imidlertid er det andre lysbånd som kan forårsake alvorlig skade på hele litografisystemet og påvirke den endelige bildeytelsen, for eksempel dypt ultrafiolett (DUV) og infrarødt (IR) lys under 300 nm. Førstnevnte oppstår fra laserbombardement av tinnmålet, som forårsaker en reduksjon i kontrasten til det litografiske mønsteret fordi fotoresisten er svært følsom for dette lysbåndet; mens sistnevnte oppstår fra drivlaseren, hvis høye energi vil forårsake forskjellige grader av oppvarming av de optiske elementene, maskene og wafere, noe som reduserer mønsterets presisjon og skader de optiske elementene. I tillegg er reflektiviteten til oppsamlingsspeiloverflaten på førstnevnte nesten den samme som EUV, mens reflektiviteten til sistnevnte er nær 100 %, som vist i figur 1. Ta IR som et eksempel, som kjørelys kilde laser kraftkrav for 20 kW, etter samlingen speil refleksjon og konvergens, er dens kraft for å nå IF-punktet fortsatt nesten 10%, det vil si ca 2 kW; Men for å få IR på hele systemet til å ha nesten ingen effekt, er det nødvendig å redusere effekten ytterligere ved IF-punktet på minst 1%, det vil si bare 20 W under. Med så høy etterspørsel er det nødvendig å filtrere ut OoB-stråling, noe som i stor grad ville forringet ytelsen til lyskildesystemet hvis det ikke ble filtrert ut slik at det ville bli reflektert av kollektorspeilene og gå inn i den påfølgende lysbanen.
Fig. 1 Beregnet reflektans av forskjellige bølgelengdebånd av lys fra et 50-lags molybden/silisium-flerlag med en periode på 6,9 nm og et molybden/silisium-forhold på 0.4 på overflaten av kollektorspeilet .
Filterstruktur i EUV litografi lyskildesystem
Teamet til Nan Lin og Yuxin Leng fra State Key Laboratory of Intense Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optical Machinery, Chinese Academy of Sciences (SIOM), har systematisk utarbeidet nøkkelteknologiene, hovedutfordringene og fremtidige trender for EUVL-filtreringssystemer med hensyn til bølgelengdene utenfor båndet i EUV litografiske lyskildesystemer.
Resultatene er publisert i artikkelen til High Power Laser Science and Engineering 2023, nr. 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Spektrale renhetssystemer brukt for laserproduserte plasma ekstrem ultrafiolett litografikilder: a gjennomgang[J] High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
I EUVL-lyskildesystemer har den plasmagenererte DUV-en og IR-en som kommer fra den drivende lyskilden vanligvis stor innvirkning på litografi-ytelsen og levetiden til det optiske systemet, og molybden/silisium-flerlagsfilmstrukturen på overflaten av samlespeil har høy reflektans til dem, så EUVL lyskildefiltreringssystemet er hovedsakelig designet for dem. DUV lav energiintensitet, bruk av transmissiv eller reflekterende uavhengig filmstruktur kan oppnå god filtreringseffekt, men på grunn av den lave mekaniske styrken til filmstrukturen er det lett å føre til filmbrudd og andre problemer, levetiden er kortere. I motsetning til dette kan IR med høy energi ikke filtreres bare ved å bruke tynnfilmfiltre. I stedet må flerlags gitterstrukturer behandles og belegges på kollektorspeilsubstratet (vist i fig. 2), for å filtrere IR av spesifikke bølgelengder ved diffraksjon og beholde så mye EUV-stråling som mulig (vist i fig. 3) ). Denne metoden stiller svært høye krav til utforming, bearbeiding og måling av riststrukturen, spesielt i kontrollen av ristoverflatens ruhet og jevnheten til flerlagsfilmen, samt påvirkningen av de høydebaserte parametrene til riststrukturen. på reflektiviteten, som vi trenger å måle til bare noen få nanometer eller til og med sub-nanometer. Når det gjelder hele EUVL lyskildesystemet, bestemmer filtreringsobjektet at det endelige filtreringssystemet er vanskelig å eksistere i en enkelt struktur, som må ta hensyn til både den frittstående tynnfilmstrukturen og den innebygde gitterstrukturen til samlespeilet , for å realisere innvirkningen på den litografiske ytelsen til OoB for den totale filtreringen, for å sikre renheten til EUV-lyskilden.
Fig. 2 Skjematisk diagram av gitterstrukturen innebygd i kollektorspeilet.
Fig. 3 Skjematisk diagram av prinsippet for IR-filtrering ved den innebygde gitterstrukturen til samlespeil.
Artikkelen oppsummerer de vanlige tekniske løsningene til EUVL-lyskildefiltreringssystemet, analyserer nøkkelteknologien for filtrering av OoB-stråling, og diskuterer hovedutfordringene og fremtidige utviklingstrender i lys av praktiske applikasjoner. Ytelsen til EUV-lyskilden bestemmer ytelsen til litografisk mønstre, og for til slutt å oppnå en EUV-lyskilde med høy renhet, er det nødvendig å forbedre utformingen av filtersystemet, den avanserte produksjonsprosessen og den avanserte målemetoden. For å oppnå høy renhet EUV-lyskilde, er det uunnværlig å forbedre utformingen av filtersystemet, prosessproduksjonen og målemetoden.
