För närvarande använder kommersiell EUV-litografi ett laserplasma-typ-extrem ultraviolett (LPP-EUV) ljuskällassystem, som huvudsakligen består av en drivlaser, ett dropptennmål och en kollektorspegel. Efter två exakta bombardemang av dropptennmålet av drivlasern, kommer tennet att vara fullständigt joniserat och generera högenergisk EUV-strålning, som kommer att reflekteras och fokuseras till en brännpunkt (IF-punkt) av uppsamlingsspegeln och sedan in i den efterföljande överföringen av ljusbanan.
Processen med excitation och fokusering av EUV åtföljs ofta av generering och konvergens av andra ljusband (Out-of-band, OoB). Vissa av dessa lampor kan tas bort med bakgrundsväte eller är okänsliga för fotoresisten, så deras påverkan är minimal. Det finns dock andra ljusband som kan orsaka allvarlig skada på hela litografisystemet och påverka den slutliga bildprestandan, såsom djupt ultraviolett (DUV) och infrarött (IR) ljus under 300 nm. Den förra uppstår från laserbombardement av tennmålet, vilket orsakar en minskning av kontrasten i det litografiska mönstret eftersom fotoresisten är mycket känslig för detta ljusband; medan den senare härrör från drivlasern, vars höga energi kommer att orsaka olika grader av uppvärmning av de optiska elementen, maskerna och wafers, vilket minskar mönstrets precision och skadar de optiska elementen. Dessutom är reflektionsförmågan för uppsamlingsspegelytan på den förra nästan densamma som EUV, medan reflektionsförmågan för den senare är nära 100 %, som visas i figur 1. Ta IR som ett exempel, som körljus källlasereffektkrav för 20 kW, efter insamlingsspegelns reflektion och konvergens, är dess effekt att nå IF-punkten fortfarande nästan 10%, det vill säga cirka 2 kW; men för att få IR på hela systemet att ha nästan ingen effekt, är det nödvändigt att ytterligare minska effekten vid IF-punkten med minst 1%, det vill säga endast 20 W under. Med en så hög efterfrågan är det nödvändigt att filtrera bort OoB-strålning, vilket i hög grad skulle försämra ljuskällsystemets prestanda om det inte filtrerades bort så att det skulle reflekteras av kollektorspeglarna och komma in i den efterföljande ljusvägen.
Fig. 1 Beräknad reflektans för olika våglängdsband av ljus från ett 50-lager molybden/kisel flerskikt med en period av 6,9 nm och ett molybden/kisel-förhållande på 0.4 på kollektorspegelns yta .
Filterstruktur i EUV litografi ljuskälla system
Teamet av Nan Lin och Yuxin Leng från State Key Laboratory of Intense Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optical Machinery, Chinese Academy of Sciences (SIOM), har systematiskt utvecklat nyckelteknologierna, huvudutmaningarna och framtida trender för EUVL-filtreringssystem med med hänsyn till våglängderna utanför bandet i EUV-litografiljuskällsystem.
Resultaten publiceras i artikeln av High Power Laser Science and Engineering 2023, nr 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Spektralrenhetssystem som används för laserproducerade plasmakällor för extrem ultraviolett litografi: a recension[J] High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
I EUVL-ljuskällsystem har den plasmagenererade DUV och IR som härrör från den drivande ljuskällan vanligtvis en stor inverkan på litografiprestanda och livslängden för det optiska systemet, och molybden/kisel flerskiktsfilmstrukturen på ytan av kollektorspeglar har en hög reflektans, så EUVL-ljuskällans filtreringssystem är huvudsakligen utformat för dem. DUV låg energiintensitet, användning av transmissiv eller reflekterande oberoende filmstruktur kan uppnå god filtreringseffekt, men på grund av den låga mekaniska styrkan hos filmstrukturen är det lätt att leda till filmbrott och andra problem, livslängden är kortare. Däremot kan IR med hög energi inte filtreras helt enkelt genom att använda tunnfilmsfilter. Istället måste flerskiktiga gitterstrukturer bearbetas och beläggas på kollektorspegelsubstratet (visat i fig. 2), för att filtrera IR av specifika våglängder genom diffraktion och behålla så mycket EUV-strålning som möjligt (visat i fig. 3) ). Denna metod ställer mycket höga krav på utformning, bearbetning och mätning av gallerstrukturen, särskilt vid kontroll av gallerytans ojämnhet och likformigheten hos flerskiktsfilmen, samt påverkan av de höjdbaserade parametrarna för gallerstrukturen. på reflektionsförmågan, som vi behöver mäta till endast några få nanometer eller till och med subnanometer. När det gäller hela EUVL-ljuskällsystemet bestämmer filtreringsobjektet att det slutliga filtreringssystemet är svårt att existera i en enda struktur, vilket måste ta hänsyn till både den fristående tunnfilmsstrukturen och den inbyggda gitterstrukturen i uppsamlingsspegeln , för att inse effekten på den litografiska prestandan hos OoB för den övergripande filtreringen, för att säkerställa renheten hos EUV-ljuskällan.
Fig. 2 Schematisk bild av gallerstrukturen inbyggd i kollektorspegeln.
Fig. 3 Schematiskt diagram över principen för IR-filtrering genom den inbyggda gitterstrukturen hos uppsamlingsspegeln.
Artikeln sammanfattar de vanliga tekniska lösningarna för EUVL-ljuskällans filtreringssystem, analyserar nyckelteknologin för filtrering av OoB-strålning och diskuterar de viktigaste utmaningarna och framtida utvecklingstrender i ljuset av praktiska tillämpningar. Prestandan hos EUV-ljuskällan avgör prestandan hos litografisk mönster, och för att i slutändan få en högren EUV-ljuskälla är det nödvändigt att förbättra designen av filtersystemet, den avancerade tillverkningsprocessen och den avancerade mätmetoden. För att erhålla hög renhet EUV-ljuskälla är det oumbärligt att förbättra designen av filtersystemet, processtillverkningen och mätmetoden.
