3. 注入锁定方式的课题

以往的注入锁定方式,因空间相干增加可能使晶圆面发生光斑,以及增幅后的放大自发射光(ASE)可能造成分辨率劣化而受到诟病,阻碍了实用化。此处将以本公司 GigaTwin Platform 克服上述课题为内容进行说明。

以往的注入锁定方式(增幅器端)

图3 以往的注入锁定方式(增幅器端)

空间相干测量结果

图4 空间相干测量结果

弱化空间相干技术
激光的空间相干,定义了激光束面内的相位良莠。光刻方面适合使用偏低的空间相干。这是因为激光束受曝光装置照明系统整理为具备均匀照度分布的光束时,同相位的光会彼此干扰,导致不均匀(光斑)的发生。光斑因在晶圆面呈散状分布,造成局部曝光量不均,改变曝光图样的大小(CD)。

既有的注入锁定方式,由于增幅器端共振腔增幅效率高,缩带宽用共振腔的输出可抑制在最低限度,聚焦光束直径至数厘米大小。聚焦后的种子光束,具有几近均等的空间相位。图 3 为将光束导入增幅器端共振腔的既有方法,聚焦后的种子光束穿过微孔,在增幅器端共振腔内逐步增幅并加大输出。故最终获得的光束继承了种子光束具有的均等相位,空间相干度提升。

为了减低空间相干,GigaTwin Platform 开发出不在缩带宽用共振腔聚焦种子光束,且增幅器共振腔可进行高度增幅的专用光学系统。创意在于比既有方式提升更高的缩带宽用共振腔输出,让光束大小优化。图 4 表示了既有注入锁定方式、本公司开发的方式、单共振腔方式分别的空间相干测量结果。横轴为光束面内距离,纵轴为干扰性(Visibility)。干扰性越大,空间相干就越高。上述结果可知,本公司开发的专用光学系统可达比既有注入锁定方式低数十倍的空间相干,也比单共振腔改善不少。

ASE 计算结果

图 5 ASE 计算结果

ASE 抑制技术
ASE 在激光方面,代表放大后的自发射光。自发射光是指与共振腔内放电同时间产生,具有微弱、广泛光谱的光线。光在光共振器的往复过程中,原本将融入主要缩带宽,低落至几乎无法测量的水平。而这极微小的光谱成分被认为将影响光刻时的镜头色差,以致影响曝光图样。

既有的插入锁定方式将 ASE 视为课题的理由,是因为未导入种子光束时,仅靠增幅器端共振腔动作可能产生广泛光谱成分之故。不仅注入锁定方式,MOPA、单共振腔方式也有此一课题。

GigaTwin Platform 的研发,开发出测量实际 ASE 的手法并成功定量化,并根据实际数据研发抑制技术。结果证明种子光束具有绝对性左右 ASE 量的能力。

图 5 显示了改变种子光束光量,且改变增幅器端共振腔导入时机时的 ASE 测量结果。红线数据(Low injection)代表尽可能聚焦种子光束光亮时的结果,模拟了既有插入锁定方式的种子光束光量。受观测的 ASE 量为整体输出的 1% 左右,有可能对实际曝光图样产生影响。反之可见,提高种子光束光量的 Middle injection、High injection 可将ASE 量抑制在 0.01%以下。此结果比已有实绩的单共振腔系统同等或更低,对于曝光图样几乎不造成影响。