Derzeit nutzt die kommerzielle EUV-Lithographie ein Laser-Plasma-Extrem-Ultraviolett-Lichtquellensystem (LPP-EUV), das hauptsächlich aus einem Antriebslaser, einem Zinntröpfchentarget und einem Kollektorspiegel besteht. Nach zwei präzisen Bombardierungen des Zinntröpfchenziels durch den Antriebslaser wird das Zinn vollständig ionisiert und erzeugt hochenergetische EUV-Strahlung, die vom Sammelspiegel reflektiert und auf einen Brennpunkt (IF-Punkt) fokussiert wird und dann in das Ziel gelangt die anschließende Übertragung des Lichtweges.
Der Prozess der Anregung und Fokussierung von EUV geht häufig mit der Erzeugung und Konvergenz anderer Lichtbänder (Out-of-band, OoB) einher. Einige dieser Lichter können mit Hintergrundwasserstoff entfernt werden oder sind gegenüber dem Fotolack unempfindlich, sodass ihre Auswirkungen minimal sind. Es gibt jedoch auch andere Lichtbänder, die das gesamte Lithographiesystem ernsthaft schädigen und die endgültige Abbildungsleistung beeinträchtigen können, beispielsweise tiefes ultraviolettes (DUV) und infrarotes (IR) Licht unter 300 nm. Ersteres entsteht durch den Laserbeschuss des Zinnziels, der zu einer Verringerung des Kontrasts des lithografischen Musters führt, da der Fotolack sehr empfindlich auf dieses Lichtband reagiert. Letzteres entsteht durch den Antriebslaser, dessen hohe Energie zu einer unterschiedlich starken Erwärmung der optischen Elemente, Masken und Wafer führt, was die Präzision des Musters verringert und die optischen Elemente beschädigt. Darüber hinaus ist das Reflexionsvermögen der Sammelspiegeloberfläche auf Ersterem fast das gleiche wie das von EUV, während das Reflexionsvermögen auf Letzterem nahezu 100 % beträgt, wie in Abbildung 1 dargestellt. Nehmen Sie IR als Beispiel als treibendes Licht Die Anforderungen an die Laserleistung der Quelle betragen 20 kW. Nach der Spiegelreflexion und Konvergenz der Sammlung beträgt die Leistung zum Erreichen des ZF-Punkts immer noch fast 10 %, also etwa 2 kW. Damit die IR jedoch auf das Gesamtsystem nahezu keine Auswirkung hat, ist es notwendig, die Leistung am ZF-Punkt weiter um mindestens 1 %, also nur noch 20 W, zu reduzieren. Bei solch einem hohen Bedarf ist es notwendig, OoB-Strahlung herauszufiltern, die die Leistung des Lichtquellensystems stark verschlechtern würde, wenn sie nicht herausgefiltert würde, so dass sie von den Kollektorspiegeln reflektiert würde und in den nachfolgenden Lichtweg gelangen würde.
Abb. 1 Berechneter Reflexionsgrad verschiedener Wellenlängenbänder des Lichts einer 50--schichtigen Molybdän/Silizium-Mehrfachschicht mit einer Periode von 6,9 nm und einem Molybdän/Silizium-Verhältnis von 0,4 auf der Oberfläche des Kollektorspiegels .
Filterstruktur im EUV-Lithographie-Lichtquellensystem
Das Team von Nan Lin und Yuxin Leng vom State Key Laboratory of Intense Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optical Machinery, Chinese Academy of Sciences (SIOM), hat die Schlüsseltechnologien, wichtigsten Herausforderungen und zukünftigen Trends von EUVL-Filtersystemen systematisch ausgearbeitet in Bezug auf die Out-of-Band-Wellenlängen in EUV-Lithographie-Lichtquellensystemen.
Die Ergebnisse sind im Artikel von High Power Laser Science and Engineering 2023, Nr. 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng) veröffentlicht Rezension[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
In EUVL-Lichtquellensystemen haben das plasmaerzeugte DUV und das von der Antriebslichtquelle stammende IR normalerweise einen großen Einfluss auf die Lithographieleistung und die Lebensdauer des optischen Systems sowie auf die Molybdän/Silizium-Mehrschichtfilmstruktur auf der Oberfläche des Kollektorspiegel haben ein hohes Reflexionsvermögen, daher ist das EUVL-Lichtquellenfiltersystem hauptsächlich für sie konzipiert. Bei DUV mit niedriger Energieintensität kann durch die Verwendung einer durchlässigen oder reflektierenden unabhängigen Filmstruktur eine gute Filterwirkung erzielt werden. Aufgrund der geringen mechanischen Festigkeit der Filmstruktur kann es jedoch leicht zu Filmrissen und anderen Problemen kommen, und die Lebensdauer ist kürzer. Im Gegensatz dazu kann IR mit hoher Energie nicht einfach durch den Einsatz von Dünnschichtfiltern gefiltert werden. Stattdessen müssen mehrschichtige Gitterstrukturen verarbeitet und auf das Kollektorspiegelsubstrat aufgetragen werden (dargestellt in Abb. 2), um IR bestimmter Wellenlängen durch Beugung zu filtern und so viel EUV-Strahlung wie möglich zurückzuhalten (dargestellt in Abb. 3). ). Dieses Verfahren stellt sehr hohe Anforderungen an die Gestaltung, Verarbeitung und Vermessung der Gitterstruktur, insbesondere an die Kontrolle der Gitteroberflächenrauheit und der Gleichmäßigkeit der Mehrschichtfolie sowie den Einfluss der höhenbasierten Parameter der Gitterstruktur auf das Reflexionsvermögen, das wir auf wenige Nanometer oder sogar Subnanometer genau messen müssen. In Bezug auf das gesamte EUVL-Lichtquellensystem bestimmt das Filterobjekt, dass das endgültige Filtersystem nur schwer in einer einzigen Struktur existieren kann, die sowohl die freistehende Dünnschichtstruktur als auch die eingebaute Gitterstruktur des Sammelspiegels berücksichtigen muss , um die Auswirkungen auf die lithografische Leistung des OoB für die Gesamtfiltration zu erkennen und so die Reinheit der EUV-Lichtquelle sicherzustellen.
Abb. 2 Schematische Darstellung der im Kollektorspiegel eingebauten Gitterstruktur.
Abb. 3 Schematische Darstellung des Prinzips der IR-Filterung durch die eingebaute Gitterstruktur des Sammelspiegels.
Der Artikel fasst die gängigen technischen Lösungen des EUVL-Lichtquellenfiltersystems zusammen, analysiert die Schlüsseltechnologie zum Filtern von OoB-Strahlung und erörtert die wichtigsten Herausforderungen und zukünftigen Entwicklungstrends im Lichte praktischer Anwendungen. Die Leistung der EUV-Lichtquelle bestimmt die Leistung der Lithografie Muster und um letztendlich eine hochreine EUV-Lichtquelle zu erhalten, ist es notwendig, das Design des Filtersystems, den fortschrittlichen Herstellungsprozess und die fortschrittliche Messmethode zu verbessern. Um eine hochreine EUV-Lichtquelle zu erhalten, ist es unerlässlich, das Design des Filtersystems, die Prozessherstellung und die Messmethode zu verbessern.
