群发资讯网

高压电源驱动光刻曝光精度提升

光刻曝光精度的终极瓶颈已从光学系统逐步转移到电源系统的瞬态性能与噪声抑制能力,尤其在EUV时代,剂量误差预算仅剩0.3%

光刻曝光精度的终极瓶颈已从光学系统逐步转移到电源系统的瞬态性能与噪声抑制能力,尤其在EUV时代,剂量误差预算仅剩0.3%以下,任何微秒级的电压扰动都会直接映射为线宽偏差。高压电源的每一次技术迭代,都在以肉眼难见却决定成败的维度推动曝光精度不断逼近物理极限。

LPP光源预脉冲与主脉冲电源的同步精度是当前最关键的制约因素。两路电源需要在锡滴坠落瞬间的±50ns窗口内同时达到峰值电压,否则等离子体膨胀轨迹会出现偏移,导致13.5nm光子产额波动。新一代电源采用全光纤触发与锁相晶振结合的同步架构,将两路触发抖动压制到12ps以内,配合数字预失真补偿,使脉冲能量重复性从±2.8%收窄到±0.18%,直接将晶圆级剂量均匀性改善0.2%。

投影物镜高压偏置电源的纹波抑制能力决定了镜面电场稳定性。±8kV偏置电压原本采用多级LC滤波,纹波仍在8mV峰峰值,引起镜面微米级形变。新方案在末级增加有源纹波对消电路,通过实时采样输出纹波后180度反相注入,将纹波深度压制到0.4mV以下,叠对误差贡献从1.2nm降至0.3nm以下。

剂量控制系统中能量传感器的参考电源长期稳定性直接影响闭环精度。10V基准源传统温度系数15ppm/℃,一年漂移可达200ppm。新方案在基准芯片外构建三层恒温槽与磁屏蔽,结合每小时一次的在线自校准,将年漂移控制在0.6ppm,使剂量闭环精度达到±0.12%,缺陷密度显著下降。

脉冲充电电源的电压建立精度决定了每次曝光前的储能一致性。传统模拟斜坡充电存在非线性,导致最终电压随温度与老化漂移±0.6%。数字充电控制通过1024段分段线性补偿,使最终电压偏差控制在±8V以内(满量程0.03%),彻底消除了充电过程引入的系统误差。

快速软恢复保护机制避免了异常情况下的连锁精度损失。当光源出现异常击穿时,传统硬关断会在母线上产生-800V振铃,干扰正在进行的曝光。新保护策略在1.2μs内以300kV/μs速率主动泄放能量,再执行关断,整个过程母线扰动小于40V,曝光精度完全不受影响。

高压电源通过上述亚微秒、毫伏、皮秒级别的极致控制,将自身对曝光精度的影响从主导因素降到可忽略级别,使光学与阻剂的潜力得以充分发挥。