Obecnie w komercyjnej litografii EUV wykorzystuje się laserowy system źródła światła ekstremalnego ultrafioletu typu plazmowego (LPP-EUV), który składa się głównie z lasera napędowego, tarczy z cyny z kropelkami i zwierciadła kolektora. Po dwóch precyzyjnych bombardowaniach celu w postaci kropelek cyny przez laser napędowy, cyna zostanie całkowicie zjonizowana i wygeneruje wysokoenergetyczne promieniowanie EUV, które zostanie odbite i skupione w ognisku (punkt IF) przez zwierciadło zbierające, a następnie wprowadzone do późniejsza transmisja ścieżki światła.
Procesowi wzbudzenia i ogniskowania EUV często towarzyszy generowanie i zbieżność innych pasm światła (Out-of-band, OoB). Niektóre z tych świateł można usunąć za pomocą wodoru tła lub są niewrażliwe na fotomaskę, więc ich wpływ jest minimalny. Istnieją jednak inne pasma światła, takie jak głębokie ultrafiolet (DUV) i podczerwień (IR) poniżej 300 nm, które mogą spowodować poważne uszkodzenie całego systemu litograficznego i mieć wpływ na ostateczną wydajność obrazowania. Ta pierwsza powstaje w wyniku bombardowania laserowego tarczy cynowej, co powoduje zmniejszenie kontrastu wzoru litograficznego, ponieważ fotomaska jest bardzo wrażliwa na to pasmo światła; ta ostatnia powstaje w wyniku działania lasera napędowego, którego duża energia będzie powodować różne stopnie nagrzewania elementów optycznych, masek i płytek, co zmniejsza precyzję wzoru i uszkadza elementy optyczne. Ponadto współczynnik odbicia powierzchni lustra zbierającego w pierwszym przypadku jest prawie taki sam jak w przypadku EUV, podczas gdy współczynnik odbicia tego drugiego jest bliski 100%, jak pokazano na rysunku 1. Weźmy na przykład podczerwień jako światło drogowe zapotrzebowanie mocy lasera źródłowego na 20 kW, po odbiciu zwierciadła zbiorczego i zbieżności, jego moc dotarcia do punktu IF nadal wynosi prawie 10%, czyli około 2 kW; jednak aby IR na cały system nie miał prawie żadnego efektu, konieczne jest dalsze zmniejszenie mocy w punkcie IF o co najmniej 1%, czyli tylko 20 W poniżej. Przy tak dużym zapotrzebowaniu konieczne jest odfiltrowanie promieniowania OoB, które znacznie pogorszyłoby wydajność układu źródła światła, gdyby nie zostało odfiltrowane w taki sposób, aby zostało odbite przez zwierciadła kolektorów i przedostało się na późniejszą drogę światła.
Rys. 1 Obliczony współczynnik odbicia różnych pasm długości fali światła z 50-warstwy wielowarstwowej molibden/krzem o okresie 6,9 nm i stosunku molibden/krzem wynoszącym 0,4 na powierzchni zwierciadła kolektora .
Struktura filtra w układzie źródła światła litograficznego EUV
Zespół Nan Lin i Yuxin Leng z Państwowego Kluczowego Laboratorium Intensywnej Fizyki Laserów Polowych Szanghajskiego Instytutu Maszyn Optycznych Chińskiej Akademii Nauk (SIOM) systematycznie opracowywał kluczowe technologie, główne wyzwania i przyszłe trendy systemów filtrujących EUVL za pomocą w odniesieniu do długości fal poza pasmem w litograficznych systemach źródeł światła EUV.
Wyniki opublikowano w artykule High Power Laser Science and Engineering 2023, nr 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Systemy czystości widmowej stosowane w źródłach litografii w ekstremalnym ultrafiolecie plazmowym wytwarzanym laserowo: a recenzja [J. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
W systemach źródeł światła EUVL generowany przez plazmę DUV i IR pochodzące ze źródła światła drogowego mają zwykle duży wpływ na wydajność litografii i żywotność układu optycznego oraz wielowarstwowej struktury filmu molibdenowo-krzemowego na powierzchni Lustra zbierające charakteryzują się wysokim współczynnikiem odbicia, dlatego system filtrowania źródeł światła EUVL jest przeznaczony głównie dla nich. DUV o niskiej energochłonności, zastosowanie przepuszczalnej lub odblaskowej niezależnej struktury folii może osiągnąć dobry efekt filtrowania, ale ze względu na niską wytrzymałość mechaniczną struktury folii łatwo jest doprowadzić do pęknięcia folii i innych problemów, żywotność jest krótsza. Natomiast podczerwieni o dużej energii nie można filtrować po prostu za pomocą filtrów cienkowarstwowych. Zamiast tego należy poddać obróbce wielowarstwowe struktury siatkowe i pokryć je podłożem zwierciadła kolektora (pokazane na ryc. 2), aby filtrować promieniowanie podczerwone o określonych długościach fal poprzez dyfrakcję i zatrzymać jak najwięcej promieniowania EUV (pokazane na ryc. 3). ). Metoda ta stawia bardzo wysokie wymagania w zakresie projektowania, obróbki i pomiarów struktury siatki, zwłaszcza w zakresie kontroli chropowatości powierzchni siatki i jednorodności folii wielowarstwowej, a także wpływu parametrów wysokościowych konstrukcji siatki na współczynnik odbicia, który musimy mierzyć zaledwie z dokładnością do kilku nanometrów lub nawet sub-nanometrów. Jeśli chodzi o cały system źródeł światła EUVL, obiekt filtrujący określa, że ostateczny system filtrujący trudno jest istnieć w pojedynczej strukturze, która musi uwzględniać zarówno wolnostojącą strukturę cienkowarstwową, jak i wbudowaną strukturę siatkową zwierciadła zbierającego , aby poznać wpływ litografii OoB na ogólną filtrację, aby zapewnić czystość źródła światła EUV.
Rys. 2 Schemat ideowy konstrukcji kraty wbudowanej w zwierciadło kolektora.
Rys. 3 Schematyczny diagram zasady filtrowania podczerwieni przez wbudowaną strukturę siatkową zwierciadła zbierającego.
W artykule podsumowano główne rozwiązania techniczne systemu filtracji źródła światła EUVL, poddano analizie kluczową technologię filtracji promieniowania OoB oraz omówiono główne wyzwania i przyszłe trendy rozwojowe w świetle zastosowań praktycznych. Wydajność źródła światła EUV determinuje wydajność litograficzną wzorców, a aby ostatecznie uzyskać źródło światła EUV o wysokiej czystości, konieczne jest udoskonalenie projektu systemu filtrującego, zaawansowanego procesu produkcyjnego i zaawansowanej metody pomiaru. Aby uzyskać źródło światła EUV o wysokiej czystości, niezbędne jest udoskonalenie projektu układu filtrującego, procesu technologicznego i metody pomiaru.
