本發(fā)明涉及一種等離子體光源的產(chǎn)生裝置，具體指一種雙脈沖碰撞等離子體極紫外光刻光源產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

光刻技術(shù)是大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，其中光刻光源的研發(fā)又是首要問題。光刻技術(shù)中一個(gè)重要的指標(biāo)就是光刻系統(tǒng)的特征尺寸； 通常，光刻系統(tǒng)的特征尺寸（線寬）由下面的公式來表示：

R=k₁λ/NA （1）

式中：k₁為工藝因子，與光刻膠材料的性質(zhì)、加工技術(shù)及光學(xué)系統(tǒng)成像技術(shù)有關(guān),NA為數(shù)值孔徑，λ為曝光波長。為了有效減小線寬工藝，從式（1）可以看出最直接有效的方式就是減小光刻中所使用的曝光波長。光刻技術(shù)曝光波長的縮短沿著可見光436 nm(高壓水銀弧光燈g線)?遠(yuǎn)紫外365 nm (高壓水銀弧光燈i線)?深紫外248 nm (KrF受激準(zhǔn)分子激光器)?深紫外193 nm (ArF受激準(zhǔn)分子激光器)的路線進(jìn)行著。而增大NA是另一種提高分辨率的途徑；在現(xiàn)有193nm曝光技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過兩次成像浸入式光刻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)特征尺寸為22 nm節(jié)點(diǎn)晶圓的制造。通過浸入式方法雖然增大了NA，但其增大畢竟有限，因此分辨率的進(jìn)一步提高仍需要在減小波長的方面尋找出路。目前，對(duì)于解決特征尺寸小于22 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的方案而言，193 nm多次成像光刻技術(shù)尚不成熟，因?yàn)槎啻纬上褚馕吨葍纱纬上窀叩某杀荆硗舛啻纬上竦难谀ぜ夹g(shù)也需要很大的成本投入；因此，193 nm多次成像光刻技術(shù)所遇到的困局為研究極紫外(EUV:extreme ultraviolet)光刻技術(shù)打開了大門。

極紫外和更短波長的光會(huì)被空氣和傳統(tǒng)的透鏡吸收，所以傳統(tǒng)的棱鏡透射式光學(xué)系統(tǒng)或鏡面反射光學(xué)系統(tǒng)將不能適用，需要用全反射式光學(xué)系統(tǒng)或基于干涉效應(yīng)的多層膜結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)反射式光學(xué)系統(tǒng),且必須安裝在真空腔室里；此外，波長必須控制得非常窄，不然會(huì)破壞圖像的對(duì)比度。

由于基于多層Mo/Si反射鏡在13.5nm波長上2%帶寬內(nèi)(即所謂的“內(nèi)帶”)能夠獲得70%以上的反射率，人們選擇了13.5nm的EUV光源作為下一代光刻技術(shù)光源的波長。13.5 nm極紫外光刻技術(shù)本來擬于22 nm節(jié)點(diǎn)晶圓的制造上被引入，但由于光源效率和掩模開發(fā)等方面的問題而一再被推遲。

光源等離子體的生成大致分為利用激光照射方式(LPP: Laser produced plasma)和放電等離子(DPP: Discharge produced plasma)兩種方式。目前最有效的光源等離子體生成方式是雙脈沖激光照射錫液滴靶(Sn droplet)。然而，該技術(shù)的一個(gè)缺陷是目前能夠獲得的最高功率為250W，距離量產(chǎn)要求仍有一定的距離；另一個(gè)缺陷是生產(chǎn)錫液滴需要很高的工程技術(shù)要求；因此，亟需設(shè)計(jì)一種新型等離子體產(chǎn)生裝置，以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種成本低、效率高的雙脈沖碰撞等離子體極紫外光刻光源產(chǎn)生裝置，顯著提高了EUV光源的效率。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種雙脈沖碰撞等離子體極紫外光刻光源產(chǎn)生裝置，包括激光器光源、真空靶室及位于真空靶室內(nèi)的靶系統(tǒng)和聚焦透鏡，所述激光器光源包括驅(qū)動(dòng)光源和輔助光源，驅(qū)動(dòng)光源由CO₂激光器產(chǎn)生，輔助光源由用于產(chǎn)生等離子體的Nd:YAG激光器產(chǎn)生；所述真空靶室內(nèi)靶系統(tǒng)設(shè)置在中心位置，兩個(gè)光源入射聚焦透鏡成角度設(shè)置在靶系統(tǒng)的外側(cè)；所述Nd:YAG激光器與其光源對(duì)應(yīng)入射的聚焦透鏡之間設(shè)置有楔形棱鏡，Nd:YAG激光器光源經(jīng)楔形棱鏡分裂成兩束后，照射靶系統(tǒng)產(chǎn)生兩個(gè)等離子體，與CO₂激光器光源照射靶系統(tǒng)作用產(chǎn)生碰撞等離子體。

作為本案的優(yōu)化方案，所述Nd:YAG激光器與楔形棱鏡之間依次設(shè)置有半波片和偏振片。

作為本案的優(yōu)化方案，所述CO₂激光器與其光源對(duì)應(yīng)入射的聚焦透鏡之間依次設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡、鍍金硅鏡面和ZnSe鏡片，鍍金硅鏡面位于兩片準(zhǔn)直透鏡之間。

作為本案的優(yōu)化方案，所述靶系統(tǒng)由固體靶和液體靶組成，固體靶為鍍膜不銹鋼轉(zhuǎn)輪，液體靶盛裝在容器內(nèi)并設(shè)置在固體靶下方，固體靶的下半部分豎直浸入液體靶內(nèi)；步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)固體靶旋轉(zhuǎn)，固體靶旋轉(zhuǎn)過程中附著液體靶。

作為本案的優(yōu)化方案，所述液體靶為液態(tài)合金Galinstan或錫液滴。

作為本案的優(yōu)化方案，所述靶系統(tǒng)通過一支撐架固定在真空靶室的中心位置。

作為本案的優(yōu)化方案，所述CO₂激光器光源的脈寬為30 ns，輸出波長為10600 nm。

作為本案的優(yōu)化方案，所述Nd:YAG激光器光源的脈寬為10 ns，輸出波長為1064 nm，能量為300 mJ。

本發(fā)明的有益效果是：

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中EUV光源效率不足，通過設(shè)置驅(qū)動(dòng)光源和輔助光源結(jié)合產(chǎn)生碰撞等離子體，利用碰撞等離子體可以產(chǎn)生更有效的EUV輻射，顯著提高了EUV光源的效率；

2、設(shè)置固體靶和液體靶相結(jié)合的靶系統(tǒng)，相較于液滴靶系統(tǒng)具有成本低、可控性高的特點(diǎn)；

3、結(jié)構(gòu)合理，操作便捷，與現(xiàn)有技術(shù)相較有更好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景，適于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙脈沖碰撞等離子體極紫外光刻光源產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明雙脈沖碰撞等離子體極紫外光刻光源產(chǎn)生裝置中靶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-Nd:YAG激光器，2-半波片，3-偏振片，4-楔形棱鏡，5-聚焦透鏡，6-靶系統(tǒng)，7-CO₂激光器，8-準(zhǔn)直透鏡，9-鍍金硅鏡面，10-ZnSe鏡片，11-真空靶室，12-固體靶，13-液體靶，14-步進(jìn)電機(jī)，15-齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，16-支撐架，17-信號(hào)發(fā)生器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明及其效果作進(jìn)一步闡述。

如圖1所示，一種雙脈沖碰撞等離子體極紫外光刻光源產(chǎn)生裝置，包括激光器光源、真空靶室及位于真空靶室內(nèi)的靶系統(tǒng)和聚焦透鏡，所述激光器光源包括驅(qū)動(dòng)光源和輔助光源，驅(qū)動(dòng)光源由CO₂激光器7產(chǎn)生，輔助光源由用于產(chǎn)生等離子體的Nd:YAG激光器1產(chǎn)生；其中，CO₂激光器光源采用脈寬為30 ns，輸出波長為10600 nm的光，Nd:YAG激光器光源采用脈寬為10 ns，輸出波長為1064 nm，能量為300 mJ的光；真空靶室11內(nèi)靶系統(tǒng)6通過一支撐架16設(shè)置在靶室的中心位置，兩個(gè)聚焦透鏡5成一定角度設(shè)置在靶系統(tǒng)6的外側(cè)，分別用于驅(qū)動(dòng)光源和輔助光源的入射聚焦；其中，Nd:YAG激光器1與其光源對(duì)應(yīng)入射的聚焦透鏡5之間設(shè)置有楔形棱鏡4，Nd:YAG激光器1光源經(jīng)楔形棱鏡4分裂成兩束后，照射靶系統(tǒng)6產(chǎn)生兩個(gè)等離子體，與CO₂激光器7光源照射靶系統(tǒng)6作用產(chǎn)生碰撞等離子體，進(jìn)而輻射產(chǎn)生EUV光被收集，兩束激光器的脈沖產(chǎn)生時(shí)間則由信號(hào)發(fā)生器17和延遲發(fā)生器控制；針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中EUV光源效率不足，通過設(shè)置驅(qū)動(dòng)光源和輔助光源結(jié)合產(chǎn)生碰撞等離子體，利用碰撞等離子體可以產(chǎn)生更有效的EUV輻射，顯著提高了EUV光源的效率。

進(jìn)一步地，為了優(yōu)化光源的各項(xiàng)參數(shù)，Nd:YAG激光器1與楔形棱鏡4之間依次設(shè)置有半波片2和偏振片3。CO₂激光器7與其光源對(duì)應(yīng)入射的聚焦透鏡5之間依次設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡8、鍍金硅鏡面9和ZnSe鏡片10，以減小實(shí)驗(yàn)室所用的CO₂激光器的Tail效應(yīng)；其中鍍金硅鏡面9位于兩片準(zhǔn)直透鏡8之間，ZnSe鏡片的焦距一般為10 cm， 鍍金硅鏡面9位于焦點(diǎn)處。

更進(jìn)一步地，如圖2所示，所述靶系統(tǒng)6由固體靶12和液體靶13兩部分組成，固體靶12為鍍膜不銹鋼轉(zhuǎn)輪，其通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15可在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，液體靶13盛裝在容器內(nèi)并位于固體靶12下方，且固體靶12鍍膜不銹鋼轉(zhuǎn)輪的下半部分豎直浸入液體靶13內(nèi)；液體靶13和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15均固定在支撐架16上，步進(jìn)電機(jī)14通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15帶動(dòng)鍍膜不銹鋼轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，鍍膜不銹鋼轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)過程中附著液體靶，且步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由信號(hào)發(fā)生器來調(diào)節(jié)。所述液體靶為液態(tài)合金Galinstan或錫液滴；其中，液態(tài)合金Galinstan是鎵、銦和錫的合金，成分的質(zhì)量百分比一般為68% Ga, 22% In 和 10% Sn，熔點(diǎn)為?19℃，即室溫時(shí)為液體；若液體靶13為錫液滴時(shí)，則容器下方要進(jìn)一步安裝電容為加熱裝置，以保證錫為液體狀態(tài)。

以上實(shí)施例僅是示例性的，并不會(huì)局限本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在本發(fā)明所提供的技術(shù)啟示下，所做出的其它等同變型和改進(jìn)，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。