本發(fā)明涉及芯片制造以及極紫外顯微成像領(lǐng)域，特別涉及極紫外激光等離子體光源的一種研制方法。

背景技術(shù)：

極紫外光源(輸出波長(zhǎng)在5-50 nm之間)在諸多領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用。極紫外顯微術(shù)可對(duì)納米尺度的微小結(jié)構(gòu)進(jìn)行高分辨率成像；工作波長(zhǎng)13.5nm的極紫外光刻（Extreme ultraviolet lithograph，EUVL）光源是制作22 nm 節(jié)點(diǎn)及更小特征線條寬度半導(dǎo)體器件的最有力工具，因此波長(zhǎng)越小的光源會(huì)帶來(lái)更高的光刻加工精度；同時(shí)極紫外光正好處于多數(shù)原子能級(jí)的共振區(qū)域，因此，這個(gè)波段的光非常適合于材料的光譜分析。

激光等離子體因體積小、亮度高、通過(guò)選擇靶材及控制等離子體參數(shù)可實(shí)現(xiàn)極紫外等離子體光源對(duì)極紫外光譜輸出，是一種性能優(yōu)良的臺(tái)式極紫外光源?？紤]到激光等離子體點(diǎn)源輻射可被有效利用以及配備必要的成像系統(tǒng)等因素，激光等離子體6.7nm的極紫外光相對(duì)于傳統(tǒng)13.5nm而言，在穿透能力方面具有大幅度的改善，因此可以采用更高氣壓背景氣體阻止光源碎屑（特別是中性原子、原子團(tuán)等），可提高光源潔凈度（碎屑會(huì)對(duì)極紫外光源光學(xué)系統(tǒng)中多層膜反射鏡造成污染和損壞）。而且光譜純度（6.7nm多層膜反射鏡反射帶寬一般為0.2nm，因此理想6.7nm極紫外光源光譜寬度需要與多層膜反射鏡帶寬相當(dāng)）對(duì)光源質(zhì)量也有著重要的影響，如果產(chǎn)生的6.7nm的光源譜線寬度過(guò)寬，會(huì)在成像系統(tǒng)中的多層膜反射鏡產(chǎn)生離帶熱（在多層膜反射鏡會(huì)吸收多余波段的光產(chǎn)生熱量）而導(dǎo)致多層膜的損傷甚至損壞，降低多層膜反射鏡壽命，因此如何優(yōu)化光源使其光譜寬度變窄是光源是否能得到應(yīng)用的重要關(guān)鍵技術(shù)。而目前6.7nm的極紫外光源多為激光誘導(dǎo)高純度固體釓靶來(lái)獲得[Appl. Phys. Lett. 97, 231503 (2010); Appl. Phys. Lett. 99, 231502 (2011)]，光譜寬度較寬，不利于實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用。本發(fā)明提出的一種利用玻璃摻雜釓靶獲得高光譜純度6.7nm極紫外光源的方法，可有效減小光源輻射光譜寬度，從而提高6.7nm極紫外光源光譜純度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.7nm極紫外光源光譜純度不佳的不足，提出了一種利用玻璃摻雜釓靶獲得高光譜純度6.7nm極紫外光源的方法，該方法利用在玻璃中摻入釓（或釓化合物）的方式制作激光作用的低密度靶材料，利用激光聚焦此靶表面產(chǎn)生6.7nm極紫外光輻射，通過(guò)改變釓（或釓化合物）濃度優(yōu)化6.7nm極紫外光源質(zhì)量，提高光譜純度，從而降低離帶熱。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案：

利用玻璃摻雜釓靶獲得高光譜純度6.7nm極紫外光源的方法，其具體特征如下：

（1）通過(guò)在玻璃中摻入釓（或釓化合物）制作激光靶材；

（2）通過(guò)激光聚焦靶材產(chǎn)生極紫外輻射；

（3）在入射激光參數(shù)一定的條件下，通過(guò)改變靶摻雜密度優(yōu)化輻射6.7nm極紫外的光譜質(zhì)量。

本發(fā)明所述的光譜純度是光源發(fā)射光譜接近于6.7nm多層膜反射鏡反射帶寬的程度，越接近其光譜純度就越高。所述的激光靶材是通過(guò)釓（或釓化合物）在玻璃中的參入，以“雜質(zhì)”為釓（或釓化合物）玻璃摻雜方式均為保護(hù)范圍，例如：多孔質(zhì)SiO₂浸潤(rùn)法、溶膠-凝膠摻雜法、氣相沉積工藝、粉體摻雜和對(duì)SiO₂粉料進(jìn)行液體摻雜等。所提玻璃包括各種型號(hào)的玻璃，如有 磷酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、氟化物玻璃、高溫玻璃、耐高壓玻璃、防紫外線玻璃等。用于玻璃中摻雜的釓（或含釓元素化合物）可以為粉末、顆粒、塊狀或前三者其中兩者混合物或這三者的混合物，同時(shí)也可以是釓與含釓元素化合物的混合物。釓元素?fù)诫s密度（濃度）從0.1%——99%。所述激光器可為氣體激光器、固體激光器、化學(xué)激光器等各種激光器。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本發(fā)明利用釓（或釓化合物）在玻璃中進(jìn)行摻雜制作激光靶材，可以有效壓縮光譜寬度，降低離帶熱，是一項(xiàng)提高6.7nm光源應(yīng)用中光源純度和防止多層膜光收集鏡損傷的技術(shù)，大幅度提升光源質(zhì)量。

（2）玻璃摻雜釓（或釓化合物）利用簡(jiǎn)單的玻璃摻雜方法即可實(shí)現(xiàn)理想的光源優(yōu)化效果，方法簡(jiǎn)單、快捷易操作。而且較低的摻雜濃度就可以獲得良好的效果，這也大幅度減少了昂貴原材料（釓或釓的化合物）的使用量，大大的降低了成本。

（3）摻雜靶使用后（經(jīng)激光燒蝕誘導(dǎo)光源產(chǎn)生后），僅需把激光燒蝕過(guò)的表面進(jìn)行機(jī)械拋光，去除少量表面（拋光深度略高于燒蝕深度即可，燒蝕深度一般約為100微米左右）后即可重新使用，因此摻雜靶使用壽命高，也進(jìn)一步降低了成本。

附圖說(shuō)明

圖1激光輻照固體靶產(chǎn)生6.7nm極紫外光源測(cè)量裝置示意圖，圖中：1納秒激光器 , 2、3 為45°激光全反鏡， 4 為 22.5°激光全反鏡 ,5聚焦透鏡, 6 激光靶材,7 真空腔, 8 鋯濾光膜, 9 柱面鏡,10 球面鏡, 11光柵,12 平場(chǎng)光柵光譜儀真空腔體, 13 x-ray CCD像機(jī), 14 電腦。

圖2摻雜濃度優(yōu)化光源光譜質(zhì)量典型數(shù)據(jù)。

圖3 釓參雜靶與釓靶光譜寬度優(yōu)化結(jié)果典型數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施方式

首先制作靶材，通過(guò)熔鑄法，將Gd₂O₃粉末在玻璃制作過(guò)程中直接摻入，攪均勻，制成摻雜Gd₂O₃的硅酸鹽玻璃靶材，Gd元素濃度分布可以在0.1 %-99%范圍內(nèi)。

如圖1所示，將一臺(tái)Nd：YAG激光器（1）用于燒蝕固體靶材產(chǎn)生極紫外光譜，其可輸出波長(zhǎng)分別為1064 nm、532 nm和355 nm，相應(yīng)脈寬分別為10 ns、8 ns和5 ns，本發(fā)明演示實(shí)驗(yàn)中只采用1064nm波長(zhǎng)的激光。激光首先經(jīng)反射鏡（2）、（3）和(4)反射，再經(jīng)透鏡（5）聚焦于靶材（6）表面。

靶材置于電動(dòng)平移臺(tái)上，電動(dòng)平移臺(tái)置于真空腔（7）內(nèi)，當(dāng)激光輻照靶材時(shí)，平移臺(tái)以一定速度帶動(dòng)靶材移動(dòng)以使每個(gè)激光脈沖都能照射到一個(gè)全新的靶面上，以保證極紫外光源信號(hào)平穩(wěn)輸出。

為對(duì)6.7nm極紫外光源光譜質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用了一套極紫外光源測(cè)量系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。對(duì)光源產(chǎn)生的靶室真空腔（7）和極紫外輻射收集系統(tǒng)即軟x射線平場(chǎng)光柵光譜儀（12）進(jìn)行真空度控制，真空腔體內(nèi)真空度可達(dá)10^-3 Pa以下，激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的高密度等離子體的極紫外輻射光由軟x射線平場(chǎng)光柵光譜儀收集測(cè)量。

激光單脈沖能量200mJ，激光經(jīng)焦距為400mm的聚焦透鏡聚焦于靶材表面。改變摻雜靶釓元素含量（1 %、5 %、10 %、20 %、26 %、32 %和37 %），優(yōu)化光譜質(zhì)量，如圖2所示，在此條件下釓元素濃度7%為最優(yōu)濃度條件。

圖3為相同條件下傳統(tǒng)釓靶（其釓含量99.99 %）與摻雜靶（釓含量7 %）獲得光源譜線對(duì)比，可以明顯地看到，光源光譜寬度（偏離6.7nm的）得到了大幅度抑制。