Attualmente, la litografia EUV commerciale utilizza un sistema di sorgente luminosa laser al plasma di tipo ultravioletto estremo (LPP-EUV), composto principalmente da un laser di azionamento, un bersaglio di stagno a goccia e uno specchio collettore. Dopo due bombardamenti precisi della goccia di stagno target da parte del laser di azionamento, lo stagno sarà completamente ionizzato e genererà radiazione EUV ad alta energia, che verrà riflessa e focalizzata su un punto focale (punto IF) dallo specchio collettore e quindi immessa in la successiva trasmissione del percorso luminoso.
Il processo di eccitazione e focalizzazione dell'EUV è spesso accompagnato dalla generazione e convergenza di altre bande di luce (Out-of-band, OoB). Alcune di queste luci possono essere rimosse utilizzando idrogeno di fondo o sono insensibili al fotoresist, quindi il loro impatto è minimo. Tuttavia, esistono altre bande di luce che possono causare gravi danni all'intero sistema di litografia e influenzare le prestazioni finali dell'immagine, come la luce ultravioletta profonda (DUV) e la luce infrarossa (IR) inferiore a 300 nm. Il primo nasce dal bombardamento laser del target di stagno, che provoca una riduzione del contrasto del disegno litografico perché il fotoresist è molto sensibile a questa banda di luce; mentre quest'ultimo nasce dal laser guida, la cui elevata energia causerà diversi gradi di riscaldamento degli elementi ottici, delle maschere e dei wafer, riducendo la precisione del disegno e danneggiando gli elementi ottici. Inoltre, la riflettività della superficie dello specchio di raccolta del primo è quasi uguale a quella dell'EUV, mentre la riflettività del secondo è vicina al 100%, come mostrato nella Figura 1. Prendiamo come esempio l'IR, come la luce di guida requisiti di potenza del laser sorgente per 20 kW, dopo la riflessione e la convergenza dello specchio di raccolta, la sua potenza per raggiungere il punto IF è ancora quasi del 10%, cioè circa 2 kW; tuttavia, affinché l'IR sull'intero sistema non abbia quasi alcun effetto, è necessario ridurre ulteriormente la potenza nel punto IF di almeno l'1%, cioè solo 20 W in meno. Con una domanda così elevata, è necessario filtrare la radiazione OoB, che degraderebbe notevolmente le prestazioni del sistema di sorgenti luminose se non venisse filtrata in modo che venga riflessa dagli specchi del collettore ed entri nel successivo percorso luminoso.
Fig. 1 Riflettanza calcolata di diverse bande di lunghezza d'onda della luce da uno strato multistrato di molibdeno/silicio 50- con un periodo di 6,9 nm e un rapporto molibdeno/silicio di 0,4 sulla superficie dello specchio del collettore .
Struttura del filtro nel sistema di sorgenti luminose per litografia EUV
Il team di Nan Lin e Yuxin Leng del State Key Laboratory of Intense Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optical Machinery, Accademia cinese delle scienze (SIOM), ha elaborato sistematicamente le tecnologie chiave, le principali sfide e le tendenze future dei sistemi di filtraggio EUVL con rispetto alle lunghezze d'onda fuori banda nei sistemi di sorgenti luminose per litografia EUV.
I risultati sono pubblicati nell’articolo di High Power Laser Science and Engineering 2023, n. 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Spectral Purezza Systems Applicated for Laser-produced Plasma Extreme Ultra Ultraviolitography Sources: a revisione[J].Scienza e ingegneria dei laser ad alta potenza, 2023, 11(5): 05000e64).
Nei sistemi di sorgenti luminose EUVL, la DUV generata dal plasma e l'IR proveniente dalla sorgente luminosa di solito hanno un grande impatto sulle prestazioni litografiche e sulla durata del sistema ottico, e sulla struttura del film multistrato di molibdeno/silicio sulla superficie del Gli specchi del collettore hanno un'elevata riflettanza, quindi il sistema di filtraggio della sorgente luminosa EUVL è progettato principalmente per loro. DUV a bassa intensità energetica, l'uso di una struttura di pellicola indipendente trasmissiva o riflettente può ottenere un buon effetto di filtraggio, ma a causa della bassa resistenza meccanica della struttura della pellicola è facile portare alla rottura della pellicola e ad altri problemi, la durata è più breve. Al contrario, gli IR ad alta energia non possono essere filtrati semplicemente utilizzando filtri a film sottile. Invece, le strutture a reticolo multistrato devono essere lavorate e rivestite sul substrato dello specchio del collettore (mostrato in Fig. 2), al fine di filtrare IR di lunghezze d'onda specifiche mediante diffrazione e trattenere quanta più radiazione EUV possibile (mostrato in Fig. 3 ). Questo metodo pone requisiti molto elevati nella progettazione, lavorazione e misurazione della struttura del grigliato, in particolare nel controllo della rugosità della superficie del grigliato e dell'uniformità della pellicola multistrato, nonché dell'influenza dei parametri basati sull'altezza della struttura del grigliato sulla riflettività, che dobbiamo misurare solo a pochi nanometri o addirittura sub-nanometri. In termini dell'intero sistema di sorgenti luminose EUVL, l'oggetto filtrante determina che è difficile che il sistema di filtraggio finale possa esistere in un'unica struttura, che deve considerare sia la struttura a film sottile indipendente che la struttura a reticolo incorporata dello specchio collettore , al fine di realizzare l'impatto sulle prestazioni litografiche dell'OoB per la filtrazione complessiva, in modo da garantire la purezza della sorgente luminosa EUV.
Fig. 2 Rappresentazione schematica della struttura a griglia integrata nello specchio del collettore.
Fig. 3 Diagramma schematico del principio del filtraggio IR mediante la struttura a reticolo incorporata dello specchio collettore.
L'articolo riassume le principali soluzioni tecniche del sistema di filtraggio della sorgente luminosa EUVL, analizza la tecnologia chiave di filtraggio della radiazione OoB e discute le principali sfide e le tendenze di sviluppo future alla luce delle applicazioni pratiche. Le prestazioni della sorgente luminosa EUV determinano le prestazioni della litografia modelli e, per ottenere in definitiva una sorgente luminosa EUV ad elevata purezza, è necessario migliorare la progettazione del sistema di filtraggio, il processo di produzione avanzato e il metodo di misurazione avanzato. Per ottenere una sorgente luminosa EUV ad elevata purezza, è indispensabile migliorare la progettazione del sistema di filtraggio, del processo di produzione e del metodo di misurazione.
