נכון לעכשיו, ליטוגרפיה מסחרית של EUV משתמשת במערכת מקור אור אולטרה סגול קיצונית מסוג פלזמה לייזר (LPP-EUV), המורכבת בעיקר מלייזר מונע, מטרת פח לטיפות ומראת אספן. לאחר שתי הפצצות מדויקות של מטרת הפח הטיפת על ידי לייזר הכונן, הפח יהיה מיונן לחלוטין וייצר קרינת EUV עתירת אנרגיה, אשר תשתקף ותתמקד למוקד (נקודת IF) על ידי המראה האוסף ולאחר מכן תיכנס לתוך השידור הבא של נתיב האור.
תהליך העירור והמיקוד של EUV מלווה לעתים קרובות ביצירה והתכנסות של רצועות אור אחרות (Out-of-band, OoB). חלק מהאורות הללו ניתנים להסרה באמצעות מימן ברקע או שאינם רגישים לפוטו-רזיסט, כך שהשפעתם מינימלית. עם זאת, ישנן פסי אור אחרים שעלולים לגרום לנזק חמור לכל מערכת הליטוגרפיה ולהשפיע על ביצועי ההדמיה הסופיים, כגון אור אולטרה סגול עמוק (DUV) ואינפרא אדום (IR) מתחת ל-300 ננומטר. הראשון נובע מהפצצת לייזר של מטרת הפח, הגורמת להפחתת הניגודיות של התבנית הליטוגרפית מכיוון שהפוטורסיסט רגיש מאוד לרצועת האור הזו; ואילו האחרון נובע מהלייזר המניע, שהאנרגיה הגבוהה שלו תגרום לדרגות שונות של חימום של האלמנטים האופטיים, המסכות והוופרים, מה שמפחית את דיוק התבנית ופוגע באלמנטים האופטיים. בנוסף, רפלקטיביות משטח מראת האיסוף על הראשון כמעט זהה לזו של EUV, בעוד שהרפלקטיביות של האחרון קרובה ל-100%, כפי שמוצג באיור 1. קח IR כדוגמה, בתור האור המניע דרישות הספק לייזר מקור עבור 20 קילוואט, לאחר השתקפות וההתכנסות של ראי האיסוף, הכוח שלו להגיע לנקודת ה-IF הוא עדיין כמעט 10%, כלומר, כ-2 קילוואט; עם זאת, על מנת לגרום ל-IR על המערכת כולה אין כמעט השפעה, יש צורך להפחית עוד יותר את ההספק בנקודת ה-IF של לפחות 1%, כלומר רק 20 W מתחת. עם ביקוש כה גבוה, יש צורך לסנן את קרינת ה-OoB, שתדרדר מאוד את הביצועים של מערכת מקור האור אם לא הייתה מסוננת כך שתשותקף ממראות הקולטים ותכנס למסלול האור הבא.
איור 1 השתקפות מחושבת של פסי אור שונים מ50-שכבת מוליבדן/סיליקון רב שכבתית עם תקופה של 6.9 ננומטר ויחס מוליבדן/סיליקון של 0.4 על פני המראה של האספן .
מבנה מסנן במערכת מקור אור ליטוגרפית EUV
הצוות של נאן לין ויוקסין לנג ממעבדת המפתח של המדינה לפיזיקת לייזר שדה אינטנסיבי, המכון של שנחאי למכונות אופטיות, האקדמיה הסינית למדעים (SIOM), פיתח באופן שיטתי את הטכנולוגיות המרכזיות, האתגרים העיקריים והמגמות העתידיות של מערכות סינון EUVL עם כבוד לאורכי הגל מחוץ לפס במערכות מקור אור ליטוגרפית EUV.
התוצאות מתפרסמות במאמר של High Power Laser Science and Engineering 2023, מס' 5 (Nan Lin, Yunyi Chen, Xin Wei, Wenhe Yang, Yuxin Leng. סקירה[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e64).
במערכות מקור אור EUVL, ל-DUV שנוצר בפלזמה ול-IR שמקורם במקור האור המניע יש בדרך כלל השפעה רבה על ביצועי הליטוגרפיה ועל אורך החיים של המערכת האופטית, ועל מבנה הסרט הרב-שכבתי מוליבדן/סיליקון על פני השטח של ה-EUVL. למראות אספנים יש החזר גבוה אליהם, ולכן מערכת סינון מקור האור EUVL מיועדת בעיקר עבורן. DUV עוצמת אנרגיה נמוכה, השימוש במבנה סרט עצמאי מעביר או רפלקטיבי יכול להשיג אפקט סינון טוב, אך בשל החוזק המכני הנמוך של מבנה הסרט קל להוביל לשבירת הסרט ובעיות אחרות, חיי השירות קצרים יותר. לעומת זאת, IR עם אנרגיה גבוהה לא יכול להיות מסונן פשוט על ידי שימוש במסנני סרט דק. במקום זאת, יש לעבד ולציף מבני סורג רב-שכבתיים על מצע מראה הקולט (מוצג באיור 2), על מנת לסנן IR של אורכי גל ספציפיים על ידי עקיפה ולשמור על קרינת EUV רבה ככל האפשר (מוצג באיור 3). ). שיטה זו מציבה דרישות גבוהות מאוד לתכנון, עיבוד ומדידה של מבנה הסורג, במיוחד בבקרת חספוס משטח הסורג ואחידות הסרט הרב-שכבתי, כמו גם השפעת הפרמטרים מבוססי הגובה של מבנה הסורג. על רפלקטיביות, שאנו צריכים למדוד רק לכמה ננומטרים או אפילו תת ננומטרים. במונחים של מערכת מקור האור של EUVL כולה, אובייקט הסינון קובע שמערכת הסינון הסופית קשה להתקיים במבנה יחיד, אשר צריך להתחשב גם במבנה הסרט הדק העצמאי וגם במבנה הסורג המובנה של מראת האיסוף. , על מנת לממש את ההשפעה על הביצועים הליטוגרפיים של ה-OoB עבור הסינון הכולל, על מנת להבטיח את טוהר מקור האור EUV.
איור 2 תרשים סכמטי של מבנה הסורג המובנה במראה הקולט.
איור 3 דיאגרמה סכמטית של עקרון סינון ה-IR על ידי מבנה הסורג המובנה של מראה איסוף.
המאמר מסכם את הפתרונות הטכניים המרכזיים של מערכת סינון מקור אור EUVL, מנתח את טכנולוגיית המפתח של סינון קרינת OoB, ודן באתגרים העיקריים ובמגמות הפיתוח העתידיות לאור יישומים מעשיים. הביצועים של מקור אור EUV קובעים את הביצועים של ליטוגרפיה דפוסים, וכדי להשיג בסופו של דבר מקור אור EUV בטוהר גבוה, יש צורך לשפר את עיצוב מערכת הסינון, תהליך הייצור המתקדם ושיטת המדידה המתקדמת. על מנת להשיג מקור אור EUV בטוהר גבוה, חיוני לשפר את העיצוב של מערכת הסינון, תהליך ייצור ושיטת המדידה.
