Saat ini, litografi EUV komersial menggunakan sistem sumber cahaya laser plasma-type-extreme ultraviolet (LPP-EUV), yang sebagian besar terdiri dari laser penggerak, target timah tetesan, dan cermin kolektor. Setelah dua pemboman tepat terhadap target tetesan timah oleh laser penggerak, timah akan terionisasi sepenuhnya dan menghasilkan radiasi EUV berenergi tinggi, yang akan dipantulkan dan difokuskan ke titik fokus (titik IF) oleh cermin pengumpul dan kemudian dimasukkan ke dalam transmisi jalur cahaya berikutnya.
Proses eksitasi dan pemfokusan EUV sering kali disertai dengan pembangkitan dan konvergensi pita cahaya lainnya (Out-of-band, OoB). Beberapa dari lampu ini dapat dihilangkan dengan menggunakan hidrogen latar belakang atau tidak sensitif terhadap photoresist, sehingga dampaknya minimal. Namun, ada pita cahaya lain yang dapat menyebabkan kerusakan serius pada keseluruhan sistem litografi dan mempengaruhi kinerja pencitraan akhir, seperti sinar ultraviolet dalam (DUV) dan inframerah (IR) di bawah 300 nm. Yang pertama muncul dari pemboman laser terhadap target timah, yang menyebabkan pengurangan kontras pola litograf karena photoresist sangat sensitif terhadap pita cahaya ini; sedangkan yang terakhir muncul dari laser penggerak, yang energinya tinggi akan menyebabkan tingkat pemanasan yang berbeda pada elemen optik, masker, dan wafer, sehingga mengurangi ketepatan pola dan merusak elemen optik. Selain itu, reflektifitas permukaan cermin koleksi pada model pertama hampir sama dengan EUV, sedangkan reflektifitas pada model kedua mendekati 100%, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Ambil IR sebagai contoh, sebagai lampu penggerak kebutuhan daya sumber laser sebesar 20 kW, setelah pengumpulan cermin refleksi dan konvergensi, kekuatannya untuk mencapai titik IF masih hampir 10%, yaitu sekitar 2 kW; namun, agar IR pada seluruh sistem hampir tidak berpengaruh, perlu untuk mengurangi daya pada titik IF minimal 1%, yaitu hanya 20 W di bawahnya. Dengan permintaan yang begitu tinggi, radiasi OoB perlu disaring, yang akan sangat menurunkan kinerja sistem sumber cahaya jika tidak disaring sehingga akan dipantulkan oleh cermin kolektor dan memasuki jalur cahaya berikutnya.
Gambar 1 Perhitungan reflektansi pita cahaya dengan panjang gelombang berbeda dari 50-lapisan multilapis molibdenum/silikon dengan periode 6,9 nm dan rasio molibdenum/silikon 0.4 pada permukaan cermin kolektor .
Struktur filter dalam sistem sumber cahaya litografi EUV
Tim Nan Lin dan Yuxin Leng dari State Key Laboratory of Intense Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optical Machinery, Chinese Academy of Sciences (SIOM), telah secara sistematis menguraikan teknologi utama, tantangan utama, dan tren masa depan sistem penyaringan EUVL dengan sehubungan dengan panjang gelombang out-of-band dalam sistem sumber cahaya litografi EUV.
Hasilnya dipublikasikan dalam artikel Sains dan Teknik Laser Daya Tinggi 2023, No. 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. Sistem kemurnian spektral yang diterapkan pada sumber litografi ultraviolet ekstrem plasma yang diproduksi laser: a ulasan[J]Ilmu Pengetahuan dan Teknik Laser Daya Tinggi, 2023, 11(5): 05000e64).
Dalam sistem sumber cahaya EUVL, DUV yang dihasilkan plasma dan IR yang berasal dari sumber cahaya penggerak biasanya memiliki dampak besar pada kinerja litografi dan masa pakai sistem optik, serta struktur film multilapis molibdenum/silikon pada permukaan sistem optik. cermin kolektor memiliki reflektansi yang tinggi, sehingga sistem penyaringan sumber cahaya EUVL terutama dirancang untuk cermin tersebut. Intensitas energi DUV rendah, penggunaan struktur film independen transmisif atau reflektif dapat mencapai efek penyaringan yang baik, namun karena kekuatan mekanik yang rendah dari struktur film mudah menyebabkan pecahnya film dan masalah lainnya, masa pakai lebih pendek. Sebaliknya, IR dengan energi tinggi tidak dapat difilter hanya dengan menggunakan filter film tipis. Sebaliknya, struktur kisi multi-lapisan perlu diproses dan dilapisi pada substrat cermin kolektor (ditunjukkan pada Gambar 2), untuk menyaring IR dengan panjang gelombang tertentu melalui difraksi dan menahan radiasi EUV sebanyak mungkin (ditunjukkan pada Gambar. 3 ). Metode ini memberikan tuntutan yang sangat tinggi pada desain, pemrosesan dan pengukuran struktur kisi, terutama dalam pengendalian kekasaran permukaan kisi dan keseragaman film multilayer, serta pengaruh parameter struktur kisi berdasarkan ketinggian. pada reflektifitas, yang perlu kita ukur hanya beberapa nanometer atau bahkan sub-nanometer. Dalam hal keseluruhan sistem sumber cahaya EUVL, objek penyaringan menentukan bahwa sistem penyaringan akhir sulit untuk ada dalam satu struktur, yang perlu mempertimbangkan struktur film tipis yang berdiri bebas dan struktur kisi bawaan dari cermin pengumpul. , untuk mewujudkan dampak terhadap kinerja litograf OoB untuk filtrasi keseluruhan, untuk memastikan kemurnian sumber cahaya EUV.
Gambar 2 Diagram skema struktur kisi yang terpasang pada cermin kolektor.
Gambar 3 Diagram skema prinsip penyaringan IR dengan struktur kisi bawaan cermin pengumpul.
Artikel ini merangkum solusi teknis utama sistem penyaringan sumber cahaya EUVL, menganalisis teknologi utama penyaringan radiasi OoB, dan membahas tantangan utama dan tren pengembangan masa depan sehubungan dengan aplikasi praktis. Kinerja sumber cahaya EUV menentukan kinerja litograf pola, dan untuk mendapatkan sumber cahaya EUV dengan kemurnian tinggi, perlu untuk meningkatkan desain sistem penyaringan, proses manufaktur lanjutan, dan metode pengukuran lanjutan. Untuk mendapatkan sumber cahaya EUV dengan kemurnian tinggi, sangat penting untuk meningkatkan desain sistem penyaringan, proses pembuatan, dan metode pengukuran.
