專利名稱：一種靶源預(yù)整形增強(qiáng)的極紫外光發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種極紫外光發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
由于半導(dǎo)體行業(yè)對集成電路(IC, Integrated Circuits)的集成度要求越來越高，傳統(tǒng)的可見光或者近紫外光刻機(jī)已無法滿足行業(yè)發(fā)展需求，市場需要性能更為優(yōu)良的光刻設(shè)備來維持整個產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展勢頭。眾所周知，光刻分辨率與投影物鏡的數(shù)值孔徑成反t匕，與曝光波長成正比。因此，為了提高光刻分辨率，下一代光刻機(jī)將采用波長更短的EUV(Extreme Ultraviolet,極紫外,尤其指波長為13. x nm或6. x nm的極紫外)光來取代現(xiàn)有的可見光、近紫外光及深紫外光，以進(jìn)一步提高光刻分辨率和IC的集成度。產(chǎn)生EUV光的主要途徑是將高能量注入靶材，將其轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)的等離子體，并向外輻射EUV光。目前，靶材的激發(fā)方法主要有兩種“激光激發(fā)等離子體”(Laser ProducedPlasma, LPP)和“放電激發(fā)等離子體”(Discharge Produced Plasma, DPP)。LPP 技術(shù)主要采用大功率的脈沖激光束轟擊靶材來產(chǎn)生EUV光，該技術(shù)已趨于成熟，最為人們所看好。但本發(fā)明申請人在實(shí)現(xiàn)本申請實(shí)施例的發(fā)明技術(shù)方案過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題目前，光刻用LPP-EUV光源采用大功率脈沖激光束轟擊液態(tài)金屬(如，錫、銻、鋰等)靶材來產(chǎn)生受激態(tài)等離子體，并向外輻射EUV光。研究表明，EUV光源的能量轉(zhuǎn)換效率與靶材的形狀及尺寸有關(guān)，當(dāng)采用球形金屬液滴作為被轟擊靶時，所能獲得的能量轉(zhuǎn)換效率十分有限，導(dǎo)致輸出的EUV光能量偏低。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決光刻用EUV光源能量轉(zhuǎn)換效率低的問題，本發(fā)明提出一種靶源預(yù)整形增強(qiáng)的EUV光發(fā)生裝置。在靶材(尤其指金屬液滴靶)被轟擊前，通過對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼卧鰪?qiáng)處理，可以有效提高裝置的能量轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到增大裝置的EUV光輸出能量的目的。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下本發(fā)明公開了一種靶源預(yù)整形增強(qiáng)的極紫外光發(fā)生裝置，所述極紫外光發(fā)生裝置包括一真空腔，所述真空腔用于維持極紫外光傳輸路徑上的真空環(huán)境，以減少所述極紫外光在傳輸路徑上的光能吸收損失；一靶源發(fā)生器，所述靶源發(fā)生器部分或全部位于所述真空腔內(nèi)，用于向外輸出靶源；一靶源預(yù)整形增強(qiáng)器，所述靶源預(yù)整形增強(qiáng)器部分或全部位于所述真空腔內(nèi)，用于接收所述靶源并對所述靶源進(jìn)行預(yù)整形增強(qiáng)及空間位置調(diào)整；一高能發(fā)生器，所述高能發(fā)生器部分或全部位于所述真空腔外，用于產(chǎn)生持續(xù)時間短、能量密度高的能量；一能量注入器，所述能量注入器部分或全部位于所述真空腔外，用于將所述高能發(fā)生器產(chǎn)生的所述能量注入靶源內(nèi)，使所述靶源轉(zhuǎn)化受激態(tài)等離子體，并向外輻射極紫外光；一極紫外光收集器，所述極紫外光收集器位于所述真空腔內(nèi)，用于收集所述極紫外光；一殘余靶材收集器，所述殘余靶材收集器部分或全部位于所述真空腔室內(nèi)，用于收集和儲存未被激發(fā)的靶材粒子和/或經(jīng)激發(fā)后殘留的靶材離子。進(jìn)一步的，所述靶源預(yù)整形增強(qiáng)器還包括一靶源運(yùn)動軌跡控制器，所述靶源運(yùn)動軌跡控制器位于所述真空腔內(nèi)，用于接收所述靶源并控制和穩(wěn)定所述靶源的運(yùn)動軌跡；一靶源整形器，所述靶源整形器位于所述真空腔內(nèi)，用于對所述靶源進(jìn)行整形增強(qiáng)及空間位置調(diào)整；一靶源探測器，所述靶源探測器部分或全部位于所述真空腔內(nèi)，用于動態(tài)監(jiān)測所述靶源的物理特征信息，所述靶源的物理特征信息包括所述靶源的位置信息和/或形狀信息；一極紫外光和/或等離子體探測器，所述極紫外光和/或等離子體探測器部分或全部位于所述真空腔內(nèi)，用于動態(tài)監(jiān)測所述極紫外光和/或等離子體的物理特征信息，所述極紫外光和/或等離子體的物理特征信息包括所述等離子體的形態(tài)信息和/或所述極紫外光的能量信息；進(jìn)一步的，所述靶源預(yù)整形增強(qiáng)器還包括一同步控制器，所述同步控制器部分或全部位于所述真空腔外，用于接收和處理所述靶源探測器及所述極紫外光和/或等離子體探測器的監(jiān)測信息，并根據(jù)所述監(jiān)測信息控制所述靶源發(fā)生器、所述靶源運(yùn)動軌跡控制器、所述靶源整形器、所述高能發(fā)生器及所述能量注入器，以達(dá)到優(yōu)化所述極紫外光輸出光能量的目的。進(jìn)一步的，所述靶源探測器與所述同步控制器通信連接，用于將所述靶源探測器探測到的所述增強(qiáng)靶源的物理特征信息傳輸給所述同步控制器。進(jìn)一步的，所述極紫外光和/或等離子體探測器與所述同步控制器通信連接，用于將所述極紫外光和/或等離子體探測器探測到的極紫外光和/或等離子體的物理特征信息傳輸給所述同步控制器。進(jìn)一步的，所述同步控制器與所述靶源發(fā)生器通信連接，用于根據(jù)所述監(jiān)控信息控制所述靶源發(fā)生器的靶源出射速度和/或靶源出射頻率。進(jìn)一步的，所述同步控制器與所述靶源運(yùn)動軌跡控制器通信連接，用于控制所述靶源運(yùn)動軌跡控制器的氣體流速和/或壓力和/或氣體流向和/或電場強(qiáng)度和/或電場方向和/或磁場強(qiáng)度和/或磁場方向。進(jìn)一步的，所述同步控制器與所述靶源整形器通信連接，用于控制所述靶源整形器的氣體壓力和/或氣體施壓方向和/或光子沖擊力和/或光子沖擊方向和/或電荷沖擊力和/或電荷沖擊方向。進(jìn)一步的，所述同步控制器與所述高能發(fā)生器通信連接，用于控制所述高能發(fā)生器的輸出能量及能量輸出時刻。進(jìn)一步的，所述同步控制器與所述能量注入器通信連接，用于所述能量注入器的注入能量范圍及注入能量密度分布。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明公開的靶源預(yù)整形增強(qiáng)的EUV光發(fā)生裝置能夠能對靶源進(jìn)行整形增強(qiáng)及空間位置精確控制，可實(shí)現(xiàn)注入能量與增強(qiáng)靶源間的優(yōu)化匹配，從而有效提高裝置的能量轉(zhuǎn)換效率，增大EUV光的輸出能量。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的一種靶源預(yù)整形增強(qiáng)的EUV光發(fā)生裝置框圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的一種靶源運(yùn)動軌跡控制器循環(huán)氣流的實(shí)施示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的一種靶源整形器的氣體壓力法靶源整形的實(shí)施示意圖；附圖標(biāo)號1-真空腔、2-靶源發(fā)生器、3-靶源、4-靶源運(yùn)動軌跡控制器、5-靶源整形器、6_增強(qiáng)靶源、7-高能發(fā)生器、8-能量注入器、9-等離子體云、10-EUV光、Il-EUV光收集器、12-中間焦點(diǎn)、13-殘余靶材收集器、14-靶源探測器、15-EUV光和/或等離子體探測器、16-同步探測器；41-運(yùn)動軌跡受控靶源、42-等間距排列氣孔、43-等直徑的螺旋形氣流、44-非等間距排列氣孔、45-直徑逐漸緊縮的環(huán)形氣流；51-充氣 口一、52-充氣 口二、53-抽氣 口一、54-抽氣 口二。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案通過提供一種靶源預(yù)整形增強(qiáng)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中EUV光源能量轉(zhuǎn)換效率低的問題，提高了 EUV發(fā)生裝置的發(fā)光效率，增大了裝置的EUV光輸出能量。為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種預(yù)整形增強(qiáng)方法及裝置，應(yīng)用于EUV光發(fā)生裝置，所述EUV光發(fā)生裝置包括真空腔1、靶源發(fā)生器2、靶源3、高能發(fā)生器7、能量注入器
8、EUV光收集器11、殘余靶材收集器13，其中，真空腔I用于維持EUV光傳輸路徑上的真空環(huán)境，以減少EUV光在傳輸路徑上的光能吸收損失。靶源發(fā)生器2部分或全部位于所述真空腔I內(nèi)，用于產(chǎn)生靶源3 (尤其指金屬靶，進(jìn)一步尤其指錫、銻或鋰等金屬液滴靶)，并控制靶源3的輸出速度和/或輸出頻率。高能發(fā)生器7 (尤其指高能脈沖激光器或高能電荷發(fā)生器)部分或全部位于所述真空腔I外，用于產(chǎn)生持續(xù)時間短、能量密度高的能量(尤其指高能脈沖光束或高壓電荷)。能量注入器8 (尤其指光束會聚裝置或放電裝置)部分或全部位于所述真空腔I外，所述能量注入器8可將高能量注入靶源3中，將靶源3轉(zhuǎn)化為受激態(tài)等離子體9，并向外輻射EUV光10。進(jìn)一步的，能量注入器8可控制注入能量的能量密度分布。EUV光收集器11位于所述真空腔I內(nèi)，主要用于EUV光的收集。EUV光發(fā)生源中心位于所述收集器11的第一焦點(diǎn)處，經(jīng)所述收集器11收集的EUV光將會聚于所述收集器11的第二焦點(diǎn)(中間焦點(diǎn)12)處。殘余靶材收集器13部分或全部位于所述真空腔I內(nèi)，用于收集和儲存未被激發(fā)的靶材粒子和/或經(jīng)激發(fā)后殘余的靶材離子。進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的靶源預(yù)整形增強(qiáng)裝置還包括靶源運(yùn)動軌跡控制器
4、靶源整形器5、靶源探測器14、EUV光和/或等離子體探測器15及同步控制器16，其中，靶源運(yùn)動軌跡控制器4位于所述真空腔I內(nèi)，用于控制和穩(wěn)定所述靶源3的運(yùn)動軌跡，較優(yōu)的可以的在較長的距離上控制和穩(wěn)定所述靶源3的運(yùn)動軌跡。進(jìn)一步的，所述靶源運(yùn)動軌跡控制器4可以采用循環(huán)氣流(尤其指氫氣、氬氣或混合氣體)來控制和穩(wěn)定所述靶源3的運(yùn)動軌跡。進(jìn)一步的，用于產(chǎn)生循環(huán)氣流的氣孔可以是等間距排列氣孔42，如圖2(a)所示，也可以是非等間距排列氣孔44，如圖2 (b)所示，其中，所述循環(huán)氣流可以是等直徑氣流43和/或螺旋形氣流43，如圖2 (a)所示，也可以是直徑逐漸緊縮的氣流45和/或環(huán)形氣流45，如圖2 (b)所示。經(jīng)所述靶源運(yùn)動軌跡控制器4輸出的靶源為運(yùn)動軌跡受控靶源41。靶源整形器5位于所述真空腔I內(nèi)，用于對所述運(yùn)動軌跡受控靶源41進(jìn)行整形增強(qiáng)處理和空間位置調(diào)整。進(jìn)一步的，所述靶源整形器5的整形增強(qiáng)和空間位置調(diào)整可以采用氣體加壓的方式實(shí)現(xiàn)，如圖3所示，其中，輸入氣流(尤其指氫氣、氬氣或混合氣體)可以由充氣口一 51和充氣口二 52充入靶源整形器5內(nèi)，輸出氣流可以由抽氣口一 53和抽氣口二54抽離靶源整形器5。進(jìn)一步的，經(jīng)由充氣口一 51和充氣口二 52的輸入氣流間可以有一定氣壓差，最終可將輸入的運(yùn)動軌跡受控靶源41整形為增強(qiáng)(尤其指扁球形、扁柱形、平凹形、平凸形或凹凸形等)靶源6，并可對其輸出位置進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。進(jìn)一步的，經(jīng)由充氣口一51和充氣口二 52的輸入氣流及經(jīng)由抽氣口一 53和抽氣口二 54的輸出氣流可以為持續(xù)氣流和/或脈沖氣流。進(jìn)一步的，脈沖氣流可以為間隔均勻的脈沖氣流，也可為間隔不均勻的脈沖氣流。靶源探測器14部分或全部位于所述真空腔I內(nèi)，用于動態(tài)監(jiān)測經(jīng)所述靶源整形器5后，到達(dá)能量注入點(diǎn)附近的增強(qiáng)靶源6的物理特征信息，具體來說所述物理特征信息包括靶源3的位置信息和/或形狀信息。EUV光和/或等離子體探測器15部分或全部位于所述真空腔I內(nèi)，用于動態(tài)監(jiān)測所述整形后的增強(qiáng)靶源6經(jīng)高能注入后，轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)等離子體云9并向外輻射的所述極紫外光和/或等離子體的物理特征信息，其中，極紫外光和/或等離子體的物理特征信息包括所述等離子體的形態(tài)信息和/或所述極紫外光的能量信息。同步控制器16部分或全部位于所述真空腔I外，用于接收和處理所述靶源探測器14和EUV光和/或等離子體探測器15的監(jiān)測信息，并根據(jù)所述檢測信息控制所述靶源發(fā)生器2、靶源運(yùn)動軌跡控制器3、靶源整形器4、高能發(fā)生器7及能量注入器8，以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)靶源位置與能量注入點(diǎn)的優(yōu)化匹配，以及增強(qiáng)靶源質(zhì)量密度分布與注入能量密度分布間的優(yōu)化匹配，最終達(dá)到優(yōu)化輸出EUV光能量的目的。進(jìn)一步的，靶源探測器14與同步控制器16通信連接，用于將靶源探測器14探測到的所述增強(qiáng)靶源的物理特征信息傳輸給同步控制器16。進(jìn)一步的，EUV光和/或等離子體探測器15與同步控制器16通信連接，用于將EUV光和/或等離子體探測器15探測到的極紫外光和/或等離子體的物理特征信息傳輸給同步控制器16。進(jìn)一步的，同步控制器16與靶源發(fā)生器2通信連接，用于根據(jù)所述監(jiān)控信息控制靶源發(fā)生器2的靶源出射速度和/或靶源出射頻率。進(jìn)一步的，同步控制器16與靶源運(yùn)動軌跡控制器4通信連接，用于控制靶源運(yùn)動軌跡控制器4的氣體流速和/或壓力和/或氣體流向和/或電場強(qiáng)度和/或電場方向和/或磁場強(qiáng)度和/或磁場方向。進(jìn)一步的，同步控制器16與靶源整形器5通信連接，用于控制靶源整形器5的氣體壓力和/或氣體施壓方向和/或光子沖擊力和/或光子沖擊方向和/或電荷沖擊力和/或電荷沖擊方向。
進(jìn)一步的，同步控制器16與高能發(fā)生器7通信連接，用于控制高能發(fā)生器7的輸出能量及能量輸出時刻。進(jìn)一步的，同步控制器16與能量注入器8通信連接，用于能量注入器8的注入能量范圍及注入能量密度分布。上述本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明公開的靶源預(yù)整形增強(qiáng)的EUV光發(fā)生裝置能夠通過實(shí)現(xiàn)注入能量與靶源間的優(yōu)化匹配，解決現(xiàn)有EUV光發(fā)生裝置能量轉(zhuǎn)換效率低的問題，從而有效增大EUV光的輸出能量。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靶源預(yù)整形增強(qiáng)的極紫外光發(fā)生裝置，其特征在于，所述極紫外光發(fā)生裝置包括: 一真空腔，所述真空腔用于維持極紫外光傳輸路徑上的真空環(huán)境，以減少所述極紫外光在傳輸路徑上的光能吸收損失； 一靶源發(fā)生器，所述靶源發(fā)生器部分或全部位于所述真空腔內(nèi)，用于向外輸出靶源；一靶源預(yù)整形增強(qiáng)器，所述靶源預(yù)整形增強(qiáng)器部分或全部位于所述真空腔內(nèi)，用于接收所述靶源并對所述靶源進(jìn)行預(yù)整形增強(qiáng)及空間位置調(diào)整； 一高能發(fā)生器，所述高能發(fā)生器部分或全部位于所述真空腔外，用于產(chǎn)生持續(xù)時間短、能量密度高的能量； 一能量注入器，所述能量注入器部分或全部位于所述真空腔外，用于將所述高能發(fā)生器產(chǎn)生的所述能量注入靶源內(nèi)，使所述靶源轉(zhuǎn)化受激態(tài)等離子體，并向外輻射極紫外光；一極紫外光收集器，所述極紫外光收集器位于所述真空腔內(nèi)，用于收集所述極紫外光; 一殘余靶材收集器，所述殘余靶材收集器部分或全部位于所述真空腔室內(nèi)，用于收集和儲存未被激發(fā)的靶材粒子和/或經(jīng)激發(fā)后殘留的靶材離子。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述靶源預(yù)整形增強(qiáng)器還包括: 一靶源運(yùn)動軌跡控制器，所述靶源運(yùn)動軌跡控制器位于所述真空腔內(nèi)，用于接收所述靶源并控制和穩(wěn)定所述靶源的運(yùn)動軌跡； 一靶源整形器，所述靶源整形器位于所述真空腔內(nèi)，用于對所述靶源進(jìn)行整形增強(qiáng)及空間位置調(diào)整； 一靶源探測器，所述靶源探測器部分或全部位于所述真空腔內(nèi)，用于動態(tài)監(jiān)測所述靶源的物理特征信息，所述靶源的物理特征信息包括所述靶源的位置信息和/或形狀信息；一極紫外光和/或等離子體探測器，所述極紫外光和/或等離子體探測器部分或全部位于所述真空腔內(nèi)，用于動態(tài)監(jiān)測所述極紫外光和/或等離子體的物理特征信息，所述極紫外光和/或等離子體的物理特征信息包括所述等離子體的形態(tài)信息和/或所述極紫外光的能量信息。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述靶源預(yù)整形增強(qiáng)器還包括: 一同步控制器，所述同步控制器部分或全部位于所述真空腔外，用于接收和處理所述靶源探測器及所述極紫外光和/或等離子體探測器的監(jiān)測信息，并根據(jù)所述監(jiān)測信息控制所述靶源發(fā)生器、所述靶源運(yùn)動軌跡控制器、所述靶源整形器、所述高能發(fā)生器及所述能量注入器，以達(dá)到優(yōu)化所述極紫外光輸出光能量的目的。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述靶源探測器與所述同步控制器通信連接，用于將所述靶源探測器探測到的所述增強(qiáng)靶源的物理特征信息傳輸給所述同步控制器。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述極紫外光和/或等離子體探測器與所述同步控制器通信連接，用于將所述極紫外光和/或等離子體探測器探測到的極紫外光和/或等離子體的物理特征信息傳輸給所述同步控制器。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述同步控制器與所述靶源發(fā)生器通信連接，用于根據(jù)所述監(jiān)控信息控制所述靶源發(fā)生器的靶源出射速度和/或靶源出射頻率。
7.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述同步控制器與所述靶源運(yùn)動軌跡控制器通信連接，用于控制所述靶源運(yùn)動軌跡控制器的氣體流速和/或壓力和/或氣體流向和/或電場強(qiáng)度和/或電場方向和/或磁場強(qiáng)度和/或磁場方向。
8.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述同步控制器與所述靶源整形器通信連接，用于控制所述靶源整形器的氣體壓力和/或氣體施壓方向和/或光子沖擊力和/或光子沖擊方向和/或電荷沖擊力和/或電荷沖擊方向。
9.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述同步控制器與所述高能發(fā)生器通信連接，用于控制所述高能發(fā)生器的輸出能量及能量輸出時刻。
10.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述同步控制器與所述能量注入器通信連接，用于所述能量注入器 的注入能量范圍及注入能量密度分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靶源預(yù)整形增強(qiáng)的極紫外光發(fā)生裝置，其中，所述極紫外光發(fā)生裝置包括真空腔，靶源發(fā)生器，靶源預(yù)整形增強(qiáng)器，高能發(fā)生器，能量注入器，極紫外光收集器，殘余靶材收集器，其中，所述靶源預(yù)整形增強(qiáng)器包括靶源運(yùn)動軌跡控制器，靶源整形器，靶源探測器，極紫外光和/或等離子體探測器，同步控制器，其中同步控制器根據(jù)所述靶源探測器及極紫外光和/或等離子體探測器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，控制所述靶源發(fā)生器、靶源運(yùn)動軌跡控制器、靶源整形器、高能發(fā)生器及能量注入器，以達(dá)到優(yōu)化極紫外光輸出能量的目的。本發(fā)明公開的極紫外光發(fā)生裝置能夠解決現(xiàn)有極紫外光發(fā)生裝置能量轉(zhuǎn)換效率低的問題，可有效增大裝置的極紫外光輸出能量。
文檔編號H05G2/00GK103079327SQ201310003089
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者宗明成, 黃有為, 陳浩, 李世光, 蓋洪峰 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所