Actualment, la litografia EUV comercial utilitza un sistema de font de llum ultraviolada extrema de tipus plasma làser (LPP-EUV), que es compon principalment d'un làser d'accionament, un objectiu de llauna de gotes i un mirall col·lector. Després de dos bombardeigs precisos de l'objectiu d'estany de gotes pel làser d'accionament, la llauna s'ionitzarà completament i generarà radiació EUV d'alta energia, que es reflectirà i enfocarà a un punt focal (punt IF) pel mirall col·lector i després s'introduirà en la posterior transmissió de la trajectòria de la llum.
El procés d'excitació i enfocament de l'EUV sovint va acompanyat de la generació i convergència d'altres bandes de llum (Out-of-band, OoB). Algunes d'aquestes llums es poden eliminar amb hidrogen de fons o són insensibles a la fotoresistència, de manera que el seu impacte és mínim. Tanmateix, hi ha altres bandes de llum que poden causar danys greus a tot el sistema de litografia i afectar el rendiment final de la imatge, com ara la llum ultraviolada profunda (DUV) i infraroja (IR) per sota de 300 nm. El primer sorgeix del bombardeig làser de l'objectiu d'estany, que provoca una reducció del contrast del patró litogràfic perquè el fotoresistent és molt sensible a aquesta banda de llum; mentre que aquest últim sorgeix del làser de conducció, l'alta energia del qual provocarà diferents graus d'escalfament dels elements òptics, màscares i hòsties, la qual cosa redueix la precisió del patró i danya els elements òptics. A més, la reflectivitat de la superfície del mirall de col·lecció a la primera és gairebé la mateixa que la de l'EUV, mentre que la reflectivitat de la segona s'aproxima al 100%, tal com es mostra a la figura 1. Prengui IR com a exemple, com a llum de conducció. Requisits de potència làser de la font per a 20 kW, després de la reflexió i la convergència del mirall de recollida, la seva potència per arribar al punt IF encara és de gairebé el 10%, és a dir, uns 2 kW; tanmateix, per tal que la IR a tot el sistema gairebé no tingui cap efecte, cal reduir encara més la potència al punt IF d'almenys un 1%, és a dir, només 20 W per sota. Amb una demanda tan alta, és necessari filtrar la radiació OoB, que degradaria molt el rendiment del sistema de font de llum si no es filtres de manera que es reflecteixin pels miralls col·lectors i entri en el camí de la llum posterior.
Fig. 1 Reflectància calculada de diferents bandes de longitud d'ona de llum d'una 50-capa multicapa de molibdè/silici amb un període de 6,9 nm i una relació molibdè/silici de 0,4 a la superfície del mirall col·lector .
Estructura del filtre en sistema de font de llum de litografia EUV
L'equip de Nan Lin i Yuxin Leng del Laboratori Estatal Clau de Física Làser de Camp Intens, Institut de Maquinària Òptica de Xangai, Acadèmia Xinesa de Ciències (SIOM), ha elaborat sistemàticament les tecnologies clau, els principals reptes i les tendències futures dels sistemes de filtratge EUVL amb respecte a les longituds d'ona fora de banda en sistemes de fonts de llum de litografia EUV.
Els resultats es publiquen a l'article de High Power Laser Science and Engineering 2023, núm. 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Sistemes de puresa espectral aplicats a fonts de litografia ultraviolada extrema de plasma produïdes amb làser: a revisió [J] High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
En els sistemes de fonts de llum EUVL, el DUV generat per plasma i l'IR originats de la font de llum de conducció solen tenir un gran impacte en el rendiment de la litografia i la vida útil del sistema òptic, i l'estructura de pel·lícula multicapa de molibdè/silici a la superfície del els miralls col·lectors tenen una alta reflectància, de manera que el sistema de filtratge de fonts de llum EUVL està dissenyat principalment per a ells. DUV de baixa intensitat energètica, l'ús de l'estructura de pel·lícula independent transmissiva o reflectiva pot aconseguir un bon efecte de filtrat, però a causa de la baixa resistència mecànica de l'estructura de la pel·lícula és fàcil de provocar la ruptura de la pel·lícula i altres problemes, la vida útil és més curta. En canvi, l'IR amb alta energia no es pot filtrar simplement utilitzant filtres de pel·lícula fina. En canvi, les estructures de reixetes multicapa s'han de processar i recobrir al substrat del mirall col·lector (mostrat a la figura 2), per tal de filtrar IR de longituds d'ona específiques per difracció i retenir la màxima radiació EUV possible (mostrada a la figura 3). ). Aquest mètode exigeix molt el disseny, el processament i la mesura de l'estructura de la reixeta, especialment en el control de la rugositat de la superfície de la reixa i la uniformitat de la pel·lícula multicapa, així com la influència dels paràmetres basats en l'alçada de l'estructura de la reixeta. sobre la reflectivitat, que hem de mesurar només a uns pocs nanòmetres o fins i tot subnanometres. Pel que fa a tot el sistema de font de llum EUVL, l'objecte de filtratge determina que el sistema de filtrat final és difícil d'existir en una sola estructura, que ha de tenir en compte tant l'estructura de pel·lícula fina independent com l'estructura de reixeta integrada del mirall col·lector. , per tal d'adonar-se de l'impacte en el rendiment litogràfic de l'OoB per a la filtració global, per tal de garantir la puresa de la font de llum EUV.
Fig. 2 Diagrama esquemàtic de l'estructura de reixeta integrada al mirall col·lector.
Fig. 3 Diagrama esquemàtic del principi de filtratge IR mitjançant l'estructura de reixeta integrada del mirall col·lector.
L'article resumeix les solucions tècniques principals del sistema de filtratge de fonts de llum EUVL, analitza la tecnologia clau de filtratge de radiació OoB i analitza els principals reptes i tendències de desenvolupament futures a la llum d'aplicacions pràctiques. El rendiment de la font de llum EUV determina el rendiment de la litogràfica. patrons, i per obtenir finalment una font de llum EUV d'alta puresa, cal millorar el disseny del sistema de filtrat, el procés de fabricació avançat i el mètode de mesura avançat. Per obtenir una font de llum EUV d'alta puresa, és indispensable millorar el disseny del sistema de filtratge, el procés de fabricació i el mètode de mesura.
