Atualmente, a litografia EUV comercial utiliza um sistema de fonte de luz ultravioleta extremo do tipo plasma a laser (LPP-EUV), que é composto principalmente por um laser de acionamento, um alvo de gotículas de estanho e um espelho coletor. Após dois bombardeios precisos do alvo de gotículas de estanho pelo laser de acionamento, o estanho será completamente ionizado e gerará radiação EUV de alta energia, que será refletida e focada em um ponto focal (ponto IF) pelo espelho coletor e então inserida em a transmissão subsequente do caminho da luz.
O processo de excitação e focagem do EUV é frequentemente acompanhado pela geração e convergência de outras bandas de luz (Out-of-band, OoB). Algumas dessas luzes podem ser removidas usando hidrogênio de fundo ou são insensíveis ao fotorresiste, portanto seu impacto é mínimo. No entanto, existem outras faixas de luz que podem causar sérios danos a todo o sistema de litografia e afetar o desempenho final da imagem, como a luz ultravioleta profunda (DUV) e infravermelha (IR) abaixo de 300 nm. O primeiro surge do bombardeio a laser do alvo de estanho, o que provoca uma redução no contraste do padrão litográfico porque o fotorresiste é muito sensível a esta faixa de luz; enquanto este último surge do laser de acionamento, cuja alta energia causará diferentes graus de aquecimento dos elementos ópticos, máscaras e wafers, o que reduz a precisão do padrão e danifica os elementos ópticos. Além disso, a refletividade da superfície do espelho de coleta no primeiro é quase a mesma do EUV, enquanto a refletividade do último é próxima de 100%, conforme mostrado na Figura 1. Tomemos o IR como exemplo, como a luz de direção requisitos de potência do laser de origem para 20 kW, após a reflexão e convergência do espelho de coleta, sua potência para atingir o ponto IF ainda é de quase 10%, ou seja, cerca de 2 kW; porém, para que o IR quase não tenha efeito em todo o sistema, é necessário reduzir ainda mais a potência no ponto IF em pelo menos 1%, ou seja, apenas 20 W abaixo. Com uma demanda tão alta, é necessário filtrar a radiação OoB, o que degradaria muito o desempenho do sistema de fonte de luz se não fosse filtrada para que fosse refletida pelos espelhos coletores e entrasse no caminho de luz subsequente.
Fig. 1 Refletância calculada de diferentes bandas de comprimento de onda de luz de uma multicamada de 50-camada de molibdênio/silício com um período de 6,9 nm e uma proporção de molibdênio/silício de 0,4 na superfície do espelho coletor .
Estrutura de filtro no sistema de fonte de luz de litografia EUV
A equipe de Nan Lin e Yuxin Leng do Laboratório Estatal Chave de Física de Laser de Campo Intenso, Instituto de Máquinas Ópticas de Xangai, Academia Chinesa de Ciências (SIOM), elaborou sistematicamente as principais tecnologias, principais desafios e tendências futuras dos sistemas de filtragem EUVL com em relação aos comprimentos de onda fora de banda em sistemas de fonte de luz de litografia EUV.
Os resultados são publicados no artigo 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 fontes de litografia ultravioleta extrema de plasma produzidas a laser: a revisão [J].Ciência e engenharia de laser de alta potência, 2023, 11(5): 05000e64).
Em sistemas de fonte de luz EUVL, o DUV gerado por plasma e o IR originado da fonte de luz condutora geralmente têm um grande impacto no desempenho da litografia e na vida útil do sistema óptico, e na estrutura do filme multicamadas de molibdênio/silício na superfície do espelhos coletores têm uma alta refletância, então o sistema de filtragem de fonte de luz EUVL é projetado principalmente para eles. DUV de baixa intensidade energética, o uso de estrutura de filme independente transmissiva ou reflexiva pode alcançar um bom efeito de filtragem, mas devido à baixa resistência mecânica da estrutura do filme é fácil levar à ruptura do filme e outros problemas, a vida útil é mais curta. Em contraste, o IR com alta energia não pode ser filtrado simplesmente usando filtros de película fina. Em vez disso, as estruturas de grade multicamadas precisam ser processadas e revestidas no substrato do espelho coletor (mostrado na Fig. 2), a fim de filtrar o IR de comprimentos de onda específicos por difração e reter o máximo possível de radiação EUV (mostrado na Fig. 3). ). Este método impõe exigências muito elevadas ao projeto, processamento e medição da estrutura da grade, especialmente no controle da rugosidade da superfície da grade e da uniformidade do filme multicamadas, bem como da influência dos parâmetros baseados na altura da estrutura da grade. na refletividade, que precisamos medir apenas alguns nanômetros ou mesmo subnanômetros. Em termos de todo o sistema de fonte de luz EUVL, o objeto de filtragem determina que o sistema de filtragem final é difícil de existir em uma única estrutura, que precisa considerar tanto a estrutura independente de película fina quanto a estrutura de grade embutida do espelho coletor , a fim de perceber o impacto no desempenho litográfico do OoB para a filtração geral, de modo a garantir a pureza da fonte de luz EUV.
Fig. 2 Diagrama esquemático da estrutura da grade embutida no espelho coletor.
Fig. 3 Diagrama esquemático do princípio da filtragem IR pela estrutura de grade embutida do espelho coletor.
O artigo resume as principais soluções técnicas do sistema de filtragem de fonte de luz EUVL, analisa a principal tecnologia de filtragem da radiação OoB e discute os principais desafios e tendências de desenvolvimento futuro à luz de aplicações práticas. padrões e, para obter uma fonte de luz EUV de alta pureza, é necessário melhorar o projeto do sistema de filtragem, o processo de fabricação avançado e o método de medição avançado. Para obter uma fonte de luz EUV de alta pureza, é indispensável melhorar o projeto do sistema de filtragem, o processo de fabricação e o método de medição.
