Actuellement, la lithographie EUV commerciale utilise un système de source de lumière ultraviolette extrême de type plasma laser (LPP-EUV), qui est principalement composé d'un laser d'entraînement, d'une cible de gouttelettes d'étain et d'un miroir collecteur. Après deux bombardements précis de la cible d'étain de gouttelettes par le laser d'entraînement, l'étain sera complètement ionisé et générera un rayonnement EUV de haute énergie, qui sera réfléchi et focalisé vers un point focal (point IF) par le miroir collecteur, puis entré dans la transmission ultérieure du trajet lumineux.
Le processus d'excitation et de focalisation de l'EUV s'accompagne souvent de la génération et de la convergence d'autres bandes de lumière (Out-of-band, OoB). Certaines de ces lumières peuvent être éliminées à l’aide d’hydrogène de fond ou sont insensibles à la résine photosensible, leur impact est donc minime. Cependant, il existe d'autres bandes de lumière qui peuvent causer de graves dommages à l'ensemble du système de lithographie et affecter les performances d'imagerie finale, telles que la lumière ultraviolette profonde (DUV) et infrarouge (IR) inférieure à 300 nm. Le premier résulte du bombardement laser de la cible en étain, qui provoque une réduction du contraste du motif lithographique car la résine photosensible est très sensible à cette bande lumineuse ; tandis que cette dernière provient du laser de commande, dont la haute énergie provoquera différents degrés d'échauffement des éléments optiques, des masques et des plaquettes, ce qui réduit la précision du motif et endommage les éléments optiques. De plus, la réflectivité de la surface du miroir de collecte sur le premier est presque la même que celle de l'EUV, tandis que la réflectivité du second est proche de 100 %, comme le montre la figure 1. Prenons l'exemple de l'IR, comme feu de route. les besoins en puissance du laser source sont de 20 kW, après la réflexion et la convergence du miroir de collecte, sa puissance pour atteindre le point IF est encore de près de 10 %, soit environ 2 kW ; cependant, pour que l'IR sur l'ensemble du système n'ait pratiquement aucun effet, il est nécessaire de réduire davantage la puissance au point IF d'au moins 1 %, soit seulement 20 W en dessous. Avec une demande aussi élevée, il est nécessaire de filtrer le rayonnement OoB, ce qui dégraderait considérablement les performances du système de source lumineuse s'il n'était pas filtré afin qu'il soit réfléchi par les miroirs collecteurs et pénètre dans le chemin lumineux ultérieur.
Fig. 1 Calcul de la réflectance de différentes bandes de longueurs d'onde de la lumière provenant d'une multicouche de molybdène/silicium 50- avec une période de 6,9 nm et un rapport molybdène/silicium de 0,4 sur la surface du miroir collecteur. .
Structure de filtre dans le système de source de lumière de lithographie EUV
L'équipe de Nan Lin et Yuxin Leng du State Key Laboratory of Intense Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optical Machinery, Chinese Academy of Sciences (SIOM), a systématiquement élaboré les technologies clés, les principaux défis et les tendances futures des systèmes de filtrage EUVL avec en ce qui concerne les longueurs d'onde hors bande dans les systèmes de sources lumineuses de lithographie EUV.
Les résultats sont publiés dans l'article de High Power Laser Science and Engineering 2023, n° 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Systèmes de pureté spectrale appliqués aux sources de lithographie ultraviolette extrême à plasma produites par laser : a revue[J].High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
Dans les systèmes de source de lumière EUVL, le DUV généré par plasma et l'IR provenant de la source de lumière de conduite ont généralement un impact important sur les performances de lithographie et la durée de vie du système optique, ainsi que sur la structure du film multicouche de molybdène/silicium à la surface du Les miroirs collecteurs ont une réflectance élevée, de sorte que le système de filtrage de la source lumineuse EUVL est principalement conçu pour eux. DUV à faible intensité énergétique, l'utilisation d'une structure de film indépendante transmissive ou réfléchissante peut obtenir un bon effet de filtrage, mais en raison de la faible résistance mécanique de la structure du film, il est facile de conduire à une rupture du film et à d'autres problèmes, la durée de vie est plus courte. En revanche, les IR à haute énergie ne peuvent pas être filtrés simplement à l’aide de filtres à couches minces. Au lieu de cela, des structures de réseau multicouches doivent être traitées et recouvertes sur le substrat du miroir collecteur (illustré sur la figure 2), afin de filtrer les infrarouges de longueurs d'onde spécifiques par diffraction et de retenir autant de rayonnement EUV que possible (illustré sur la figure 3). ). Cette méthode impose des exigences très élevées en matière de conception, de traitement et de mesure de la structure du réseau, en particulier en ce qui concerne le contrôle de la rugosité de la surface du réseau et l'uniformité du film multicouche, ainsi que l'influence des paramètres de hauteur de la structure du réseau. sur la réflectivité, que nous devons mesurer à quelques nanomètres, voire sous-nanomètres. En ce qui concerne l'ensemble du système de source de lumière EUVL, l'objet de filtrage détermine que le système de filtrage final est difficile à exister dans une structure unique, qui doit prendre en compte à la fois la structure à couche mince autonome et la structure de réseau intégrée du miroir collecteur. , afin de réaliser l'impact sur les performances lithographiques de l'OoB pour la filtration globale, afin de garantir la pureté de la source lumineuse EUV.
Fig. 2 Schéma de principe de la structure de grille intégrée au miroir collecteur.
Fig. 3 Diagramme schématique du principe du filtrage IR par la structure de réseau intégrée du miroir collecteur.
L'article résume les principales solutions techniques du système de filtrage de source lumineuse EUVL, analyse la technologie clé de filtrage du rayonnement OoB et discute des principaux défis et des tendances de développement futures à la lumière d'applications pratiques. Les performances de la source lumineuse EUV déterminent les performances de la lithographie. modèles, et afin d'obtenir à terme une source de lumière EUV de haute pureté, il est nécessaire d'améliorer la conception du système de filtrage, le processus de fabrication avancé et la méthode de mesure avancée. Afin d'obtenir une source de lumière EUV de haute pureté, il est indispensable d'améliorer la conception du système de filtrage, le processus de fabrication et la méthode de mesure.
