Pašlaik komerciālajā EUV litogrāfijā tiek izmantota lāzera plazmas tipa ekstremālā ultravioletā (LPP-EUV) gaismas avota sistēma, kas galvenokārt sastāv no piedziņas lāzera, pilienu alvas mērķa un kolektora spoguļa. Pēc divām precīzām alvas pilienu mērķa bombardēšanas ar piedziņas lāzeru alva tiks pilnībā jonizēta un radīs augstas enerģijas EUV starojumu, ko savācošais spogulis atstaros un fokusēs uz fokusa punktu (IF punktu) un pēc tam ievadīs turpmākā gaismas ceļa pārraide.
EUV ierosināšanas un fokusēšanas procesu bieži pavada citu gaismas joslu (Out-of-band, OoB) ģenerēšana un konverģence. Dažas no šīm gaismām var noņemt, izmantojot fona ūdeņradi, vai tās ir nejutīgas pret fotorezistu, tāpēc to ietekme ir minimāla. Tomēr ir arī citas gaismas joslas, kas var radīt nopietnus bojājumus visai litogrāfijas sistēmai un ietekmēt galīgo attēlveidošanas veiktspēju, piemēram, dziļā ultravioletā (DUV) un infrasarkanā (IR) gaisma zem 300 nm. Pirmais rodas no alvas mērķa lāzera bombardēšanas, kas samazina litogrāfiskā raksta kontrastu, jo fotorezists ir ļoti jutīgs pret šo gaismas joslu; savukārt pēdējais rodas no virzošā lāzera, kura lielā enerģija izraisīs dažādu optisko elementu, masku un plāksnīšu karsēšanas pakāpi, kas samazina raksta precizitāti un bojā optiskos elementus. Turklāt savākšanas spoguļa virsmas atstarošanās spēja uz pirmā ir gandrīz tāda pati kā EUV, bet otrā atstarošanās spēja ir tuvu 100%, kā parādīts 1. attēlā. Kā piemēru ņemiet IR kā braukšanas gaismu. avota lāzera jaudas prasības 20 kW, pēc savākšanas spoguļa atstarošanas un konverģences tā jauda, lai sasniegtu IF punktu, joprojām ir gandrīz 10%, tas ir, aptuveni 2 kW; tomēr, lai panāktu, ka IR uz visu sistēmu gandrīz neietekmē, ir nepieciešams vēl vairāk samazināt jaudu IF punktā vismaz par 1%, tas ir, tikai par 20 W zemāk. Pie tik liela pieprasījuma ir nepieciešams izfiltrēt OoB starojumu, kas ļoti pasliktinātu gaismas avota sistēmas veiktspēju, ja tas netiktu izfiltrēts tā, lai tas atstarotos kolektora spoguļos un nonāktu turpmākajā gaismas ceļā.
1. att. Aprēķināta dažādu viļņu garumu gaismas joslu atstarošana no 50-slāņa molibdēna/silīcija daudzslāņu ar periodu 6,9 nm un molibdēna/silīcija attiecību 0,4 uz kolektora spoguļa virsmas .
Filtra struktūra EUV litogrāfijas gaismas avotu sistēmā
Nan Lin un Yuxin Leng komanda no Ķīnas Zinātņu akadēmijas Šanhajas Optisko iekārtu institūta Valsts Intensīvā lauka lāzerfizikas laboratorijas (SIOM) ir sistemātiski izstrādājusi EUVL filtrēšanas sistēmu galvenās tehnoloģijas, galvenos izaicinājumus un nākotnes tendences. attiecībā uz ārpusjoslas viļņu garumiem EUV litogrāfijas gaismas avotu sistēmās.
Rezultāti ir publicēti rakstā High Power Laser Science and Engineering 2023, Nr. 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Spektrālās tīrības sistēmas, ko izmanto ar lāzeru ražotiem plazmas ekstrēmā ultravioletā litogrāfijas avotiem: a pārskats[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
EUVL gaismas avotu sistēmās plazmas radītajam DUV un IR, kas rodas no braukšanas gaismas avota, parasti ir liela ietekme uz litogrāfijas veiktspēju un optiskās sistēmas kalpošanas laiku, kā arī uz molibdēna/silīcija daudzslāņu plēves struktūru uz virsmas. kolektora spoguļiem ir augsta atstarošanās spēja, tāpēc EUVL gaismas avota filtrēšanas sistēma galvenokārt ir paredzēta tiem. DUV zema enerģijas intensitāte, caurlaidīgas vai atstarojošas neatkarīgas plēves struktūras izmantošana var sasniegt labu filtrēšanas efektu, taču plēves struktūras zemās mehāniskās izturības dēļ ir viegli izraisīt plēves plīsumu un citas problēmas, kalpošanas laiks ir īsāks. Turpretim IR ar lielu enerģiju nevar filtrēt, vienkārši izmantojot plānslāņa filtrus. Tā vietā daudzslāņu režģa struktūras ir jāapstrādā un jāpārklāj uz kolektora spoguļa substrāta (parādīts 2. attēlā), lai ar difrakcijas palīdzību filtrētu noteiktu viļņu garumu IR un saglabātu pēc iespējas vairāk EUV starojuma (parādīts 3. attēlā). ). Šī metode izvirza ļoti augstas prasības režģa konstrukcijas projektēšanai, apstrādei un mērīšanai, jo īpaši režģa virsmas raupjuma un daudzslāņu plēves viendabīguma kontrolē, kā arī režģa konstrukcijas augstuma parametru ietekmei. par atstarojošo spēju, kas mums jāmēra tikai līdz dažiem nanometriem vai pat subnanometriem. Runājot par visu EUVL gaismas avota sistēmu, filtrēšanas objekts nosaka, ka galīgo filtrēšanas sistēmu ir grūti pastāvēt vienotā struktūrā, kurā jāņem vērā gan brīvi stāvošā plānslāņa struktūra, gan savācējspoguļa iebūvētā režģa struktūra. , lai saprastu ietekmi uz OoB litogrāfisko veiktspēju vispārējai filtrēšanai, lai nodrošinātu EUV gaismas avota tīrību.
2. att. Kolektora spogulī iebūvētās režģa konstrukcijas shematiskā diagramma.
3. att. IR filtrēšanas principa shematiskā diagramma ar savācējspoguļa iebūvēto režģa struktūru.
Rakstā ir apkopoti galvenie EUVL gaismas avotu filtrēšanas sistēmas tehniskie risinājumi, analizētas galvenās OoB starojuma filtrēšanas tehnoloģijas, kā arī apskatīti galvenie izaicinājumi un nākotnes attīstības tendences, ņemot vērā praktisko pielietojumu. EUV gaismas avota veiktspēja nosaka litogrāfijas veiktspēju. modeļus, un lai galu galā iegūtu augstas tīrības pakāpes EUV gaismas avotu, ir jāuzlabo filtrēšanas sistēmas dizains, uzlabots ražošanas process un uzlabotā mērīšanas metode. Lai iegūtu augstas tīrības pakāpes EUV gaismas avotu, ir obligāti jāuzlabo filtrēšanas sistēmas konstrukcija, procesa ražošana un mērīšanas metode.
