V současné době komerční EUV litografie využívá systém zdroje laserového plazmového extrémního ultrafialového záření (LPP-EUV), který se skládá hlavně z hnacího laseru, kapkového cínového terče a kolektorového zrcadla. Po dvou přesných bombardování kapkového cínového terče hnacím laserem bude cín zcela ionizován a generuje vysokoenergetické EUV záření, které se odrazí a zaostří do ohniska (IF bod) sběrným zrcadlem a poté vstoupí do následný přenos světelné dráhy.
Proces buzení a fokusace EUV je často doprovázen generováním a konvergencí dalších pásem světla (Out-of-band, OoB). Některá z těchto světel lze odstranit pomocí vodíku na pozadí nebo jsou necitlivá na fotorezist, takže jejich dopad je minimální. Existují však i další pásy světla, které mohou způsobit vážné poškození celého litografického systému a ovlivnit konečný zobrazovací výkon, jako je hluboké ultrafialové (DUV) a infračervené (IR) světlo pod 300 nm. První z nich vzniká laserovým ostřelováním cínového terče, což způsobuje snížení kontrastu litografického vzoru, protože fotorezist je velmi citlivý na tento pás světla; zatímco druhý pochází z hnacího laseru, jehož vysoká energie způsobí různé stupně zahřívání optických prvků, masek a plátků, což snižuje přesnost vzoru a poškozuje optické prvky. Kromě toho je odrazivost povrchu sběrného zrcátka na prvním z nich téměř stejná jako u EUV, zatímco odrazivost na druhém je téměř 100 %, jak je znázorněno na obrázku 1. Vezměme si IR jako příklad jako dálkové světlo. požadavky na výkon zdrojového laseru pro 20 kW, po odrazu sběrného zrcadla a konvergenci je jeho výkon k dosažení bodu IF stále téměř 10 %, tj. asi 2 kW; aby však IR na celém systému nemělo téměř žádný vliv, je nutné dále snížit výkon v IF bodu alespoň o 1%, tedy jen o 20 W níže. Při takto vysoké náročnosti je nutné odfiltrovat záření OoB, které by v případě, že by nebylo odfiltrováno, značně zhoršilo výkon systému světelného zdroje, aby se odrazilo od kolektorových zrcadel a vstoupilo do následné světelné dráhy.
1 Vypočítaná odrazivost pásem světla různých vlnových délek z 50-vrstvy molybden/křemík s periodou 6,9 nm a poměrem molybden/křemík 0,4 na povrchu kolektorového zrcadla .
Struktura filtru v systému EUV litografického zdroje světla
Tým Nan Lin a Yuxin Leng ze Státní klíčové laboratoře fyziky intenzivního pole laseru, Shanghai Institute of Optical Machinery, Chinese Academy of Sciences (SIOM), systematicky rozpracoval klíčové technologie, hlavní výzvy a budoucí trendy filtračních systémů EUVL s vzhledem k vlnovým délkám mimo pásmo v systémech EUV litografických zdrojů světla.
Výsledky jsou publikovány v článku High Power Laser Science and Engineering 2023, č. 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Systémy spektrální čistoty použité pro laserem produkované plazmové zdroje extrémní ultrafialové litografie: a přehled [J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
V systémech světelných zdrojů EUVL mají plazmou generované DUV a IR pocházející z hnacího světelného zdroje obvykle velký dopad na litografický výkon a životnost optického systému a na vícevrstvou strukturu molybden/křemík na povrchu kolektorová zrcadla mají vysokou odrazivost, proto je systém filtrace světelných zdrojů EUVL určen především pro ně. DUV nízká energetická náročnost, použití transmisivní nebo reflexní nezávislé filmové struktury může dosáhnout dobrého filtračního efektu, ale vzhledem k nízké mechanické pevnosti filmové struktury je snadné vést k prasknutí filmu a dalším problémům, životnost je kratší. Naproti tomu IR s vysokou energií nelze filtrovat jednoduše pomocí tenkovrstvých filtrů. Místo toho je třeba zpracovat vícevrstvé mřížkové struktury a nanést je na substrát kolektorového zrcadla (zobrazeno na obr. 2), aby bylo možné filtrovat IR specifických vlnových délek difrakcí a zadržet co nejvíce EUV záření (zobrazeno na obr. 3). ). Tato metoda klade velmi vysoké nároky na návrh, zpracování a měření struktury roštu, zejména při kontrole drsnosti povrchu roštu a stejnoměrnosti vícevrstvé fólie, jakož i vlivu výškových parametrů struktury roštu. na odrazivosti, kterou potřebujeme změřit jen na několik nanometrů nebo dokonce subnanometrů. Pokud jde o celý systém světelného zdroje EUVL, filtrační objekt určuje, že konečný filtrační systém je obtížné existovat v jediné struktuře, která musí vzít v úvahu jak volně stojící tenkovrstvou strukturu, tak vestavěnou mřížkovou strukturu sběrného zrcadla. , za účelem realizace dopadu na litografický výkon OoB pro celkovou filtraci, aby byla zajištěna čistota EUV světelného zdroje.
Obr. 2 Schéma mřížkové konstrukce zabudované do zrcadla kolektoru.
Obr. 3 Schematické schéma principu IR filtrace vestavěnou mřížkovou strukturou sběrného zrcadla.
Článek shrnuje hlavní technická řešení systému filtrace světelných zdrojů EUVL, analyzuje klíčovou technologii filtrování záření OoB a diskutuje hlavní výzvy a budoucí trendy vývoje ve světle praktických aplikací. Výkon světelného zdroje EUV určuje výkon litografického vzory, a aby bylo možné nakonec získat vysoce čistý zdroj EUV světla, je nutné zlepšit konstrukci filtračního systému, pokročilý výrobní proces a pokročilou metodu měření. Pro získání vysoce čistého zdroje EUV světla je nezbytné zlepšit konstrukci filtračního systému, procesní výroby a metodu měření.
