Actualmente, la litografía EUV comercial utiliza un sistema de fuente de luz ultravioleta extrema de tipo plasma láser (LPP-EUV), que se compone principalmente de un láser impulsor, un objetivo de estaño para gotas y un espejo colector. Después de dos bombardeos precisos del objetivo de la gota de estaño por parte del láser impulsor, el estaño se ionizará completamente y generará radiación EUV de alta energía, que será reflejada y enfocada en un punto focal (punto IF) por el espejo colector y luego ingresada en la posterior transmisión del camino de la luz.
El proceso de excitación y enfoque de EUV suele ir acompañado de la generación y convergencia de otras bandas de luz (fuera de banda, OoB). Algunas de estas luces se pueden eliminar utilizando hidrógeno de fondo o son insensibles al fotorresistente, por lo que su impacto es mínimo. Sin embargo, existen otras bandas de luz que pueden causar daños graves a todo el sistema de litografía y afectar el rendimiento final de la imagen, como la luz ultravioleta profunda (DUV) y la luz infrarroja (IR) por debajo de 300 nm. El primero surge del bombardeo con láser del objetivo de estaño, lo que provoca una reducción del contraste del patrón litográfico porque el fotorresistente es muy sensible a esta banda de luz; mientras que este último surge del láser impulsor, cuya alta energía provocará diferentes grados de calentamiento de los elementos ópticos, máscaras y obleas, lo que reduce la precisión del patrón y daña los elementos ópticos. Además, la reflectividad de la superficie del espejo colector en el primero es casi la misma que la del EUV, mientras que la reflectividad del segundo es cercana al 100%, como se muestra en la Figura 1. Tomemos como ejemplo el IR, como luz de conducción. requisitos de potencia del láser de fuente de 20 kW, después de la reflexión y convergencia del espejo colector, su potencia para alcanzar el punto IF sigue siendo casi del 10%, es decir, aproximadamente 2 kW; sin embargo, para que el IR en todo el sistema casi no tenga efecto, es necesario reducir aún más la potencia en el punto IF de al menos un 1%, es decir, sólo 20 W por debajo. Con una demanda tan alta, es necesario filtrar la radiación OoB, que degradaría en gran medida el rendimiento del sistema de fuente de luz si no se filtrara para que fuera reflejada por los espejos colectores y entrara en la ruta de luz posterior.
Fig. 1 Reflectancia calculada de bandas de luz de diferentes longitudes de onda de una 50-capa multicapa de molibdeno/silicio con un período de 6,9 nm y una relación molibdeno/silicio de 0.4 en la superficie del espejo colector .
Estructura de filtro en sistema de fuente de luz de litografía EUV
El equipo de Nan Lin y Yuxin Leng del Laboratorio Estatal Clave de Física Láser de Campo Intenso, Instituto de Maquinaria Óptica de Shanghai, Academia China de Ciencias (SIOM), ha elaborado sistemáticamente las tecnologías clave, los principales desafíos y las tendencias futuras de los sistemas de filtrado EUVL con con respecto a las longitudes de onda fuera de banda en los sistemas de fuentes de luz de litografía EUV.
Los resultados se publican en el artículo de High Power Laser Science and Engineering 2023, No. 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Sistemas de pureza espectral aplicados a fuentes de litografía ultravioleta extrema de plasma producidas por láser: a revisión [J] Ciencia e ingeniería del láser de alta potencia, 2023, 11 (5): 05000e64).
En los sistemas de fuente de luz EUVL, el DUV generado por plasma y el IR que se origina en la fuente de luz de conducción suelen tener un gran impacto en el rendimiento de la litografía y la vida útil del sistema óptico, y en la estructura de la película multicapa de molibdeno/silicio en la superficie del Los espejos colectores tienen una alta reflectancia, por lo que el sistema de filtrado de fuente de luz EUVL está diseñado principalmente para ellos. DUV de baja intensidad energética, el uso de una estructura de película independiente transmisora o reflectante puede lograr un buen efecto de filtrado, pero debido a la baja resistencia mecánica de la estructura de la película es fácil que se rompa la película y otros problemas, la vida útil es más corta. Por el contrario, los IR con alta energía no se pueden filtrar simplemente usando filtros de película delgada. En su lugar, es necesario procesar y recubrir estructuras de rejilla multicapa sobre el sustrato del espejo colector (que se muestra en la Fig. 2), para filtrar IR de longitudes de onda específicas mediante difracción y retener la mayor cantidad de radiación EUV posible (que se muestra en la Fig. 3). ). Este método plantea exigencias muy altas en el diseño, procesamiento y medición de la estructura de rejilla, especialmente en el control de la rugosidad de la superficie de la rejilla y la uniformidad de la película multicapa, así como la influencia de los parámetros de altura de la estructura de rejilla. de la reflectividad, que necesitamos medir sólo en unos pocos nanómetros o incluso subnanómetros. En términos de todo el sistema de fuente de luz EUVL, el objeto de filtrado determina que es difícil que el sistema de filtrado final exista en una sola estructura, que debe considerar tanto la estructura independiente de película delgada como la estructura de rejilla incorporada del espejo colector. , con el fin de darse cuenta del impacto en el rendimiento litográfico del OoB para la filtración general, a fin de garantizar la pureza de la fuente de luz EUV.
Fig. 2 Diagrama esquemático de la estructura de rejilla integrada en el espejo colector.
Fig. 3 Diagrama esquemático del principio de filtrado IR mediante la estructura de rejilla incorporada del espejo colector.
El artículo resume las principales soluciones técnicas del sistema de filtrado de fuentes de luz EUVL, analiza la tecnología clave de filtrado de radiación OoB y analiza los principales desafíos y las tendencias de desarrollo futuro a la luz de aplicaciones prácticas. El rendimiento de la fuente de luz EUV determina el rendimiento de la litografía patrones, y para finalmente obtener una fuente de luz EUV de alta pureza, es necesario mejorar el diseño del sistema de filtrado, el proceso de fabricación avanzado y el método de medición avanzado. Para obtener una fuente de luz EUV de alta pureza, es indispensable mejorar el diseño del sistema de filtrado, el proceso de fabricación y el método de medición.
