Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種13.5nm極紫外光源。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實現(xiàn)我國超大規(guī)模集成電路的跨越式發(fā)展，國家將2020年實現(xiàn)45nm?22nm刻線作為我國微電子產(chǎn)業(yè)的中長期發(fā)展規(guī)劃，并由此制定了國家科技重大專項02專項。過去的幾十年，微電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，集成電路最小特征尺寸決定了一個晶片上所能集成的晶體管數(shù)量，也決定了集成電路運行速度和存儲容量。光刻技術(shù)作為集成電路的技術(shù)基礎(chǔ)，是決定集成電路發(fā)展速度的一個重要因素。光刻機分辨率的物理極限R決定了集成電路的最小特征尺寸，光刻機分辨率的物理極限R決定了集成電路的最小特征尺寸，可以通過分辨率增強技術(shù)減小工藝因子kp或者減小光刻機曝光波長λ，或者提高數(shù)值孔徑NA的方法，提高光刻機分辨率R。其中，減小光刻機曝光波長是主要方法之一。極紫外光刻技術(shù)采用13.5nm(2%帶寬)福射光作為曝光光源，是最有可能實現(xiàn)16nm節(jié)點甚至以下的下一代光刻技術(shù)之一。
[0003]對于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)(HVM)用EUV光刻機中各種關(guān)鍵部件，例如光源、收集鏡、掩膜版、光刻膠等，其性能參數(shù)與常規(guī)光刻機中的部件相比更為苛刻，檢測條件更為復(fù)雜，需要采用13.5nm光源檢測光源輻射特性及功率穩(wěn)定性、收集鏡表面粗糙度、面型精度、掩膜版精度、光刻膠對13.5nm(2%帶寬)輻射響應(yīng)靈敏度等參數(shù)。
[0004]毛細管放電EUV光刻光源是指采用Xe介質(zhì)，在大電流、快脈沖毛細管放電Z箍縮機制獲得13.5nm(2%帶寬)輻射光輸出，13.5nm(2%帶寬)波長的輻射光能夠?qū)崿F(xiàn)22nm甚至更小的光刻線。在毛細管放電過程中，大電流會使毛細管內(nèi)沿著內(nèi)表壁形成一層Xe等離子體殼層，主脈沖放電時通過等離子體的強電流，受自身磁場作用，產(chǎn)生強大的洛侖茲力，使等離子體沿徑向箍縮(稱之為Z箍縮)。在等離子體壓縮的過程中，等離子體同時受到排斥力、歐姆加熱，使得等離子體溫度升高，碰撞Xe離子產(chǎn)生更高價態(tài)的Xe離子，等離子體壓縮到半徑最小時?300 μ m，此時將會實現(xiàn)EUV輻射光輸出。等離子體壓縮到最小半徑時毛細管內(nèi)的等離子體是一個很細的等離子體柱，將這個等離子體柱中的每一個微小段均可視為一個點光源，這個點光源將向四周4 立體角范圍內(nèi)均勻的輻射EUV輻射光，毛細管放電形成的EUV輻射光，經(jīng)過后續(xù)的極紫外光學(xué)收集系統(tǒng)，成像在中間焦點(IF)點，從而實現(xiàn)IF點一定功率的13.5nm(2%帶寬)輻射光輸出。毛細管放電Z箍縮EUV光源具有較小的光源尺寸、良好的功率穩(wěn)定性和空間穩(wěn)定性，同時技術(shù)比較簡單，但放電時具有較多的碎肩，這可以通過去碎肩系統(tǒng)解決。綜上所述，毛細管放電Z箍縮EUV光源具有良好的穩(wěn)定性，是目前作為檢測用EUV光源的主要技術(shù)方案之一。
[0005]檢測用EUV光源要求結(jié)構(gòu)和操作簡便、功率和價格適中、工作成本低廉，同時功率穩(wěn)定性高，而常規(guī)的高功率EUV光源體積龐大、價格昂貴、運行成本高昂，不適合作為檢測用光源。因此，開發(fā)一種滿足檢測用的光源變得十分重要，這既符合當前國內(nèi)技術(shù)基礎(chǔ)，這也可以為下一步實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)用EUV光源提供技術(shù)支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決而常規(guī)的高功率EUV光源體積龐大、價格昂貴，不適合用作EUV光刻機各種部件的檢測光源的問題，提供一種Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明所述的Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源系統(tǒng)包括電源系統(tǒng)、放電室
1、真空室2和光學(xué)收集系統(tǒng)3;
[0008]所述電源系統(tǒng)包括觸發(fā)控制單元、主脈沖電源和預(yù)脈沖電源，所述觸發(fā)控制單元的兩個觸發(fā)信號輸出端分別連接主脈沖電源的觸發(fā)信號輸入端和預(yù)脈沖電源的觸發(fā)信號輸入端；主脈沖電源包括初級充電電路、中間儲能脈沖形成電路和脈沖壓縮電路，三相交流電源通過變壓器與初級充電電路連接，初級充電電路采用交流調(diào)壓的充電電路，所述初級充電電路為中間儲能脈沖形成電路充電，中間儲能脈沖形成電路的輸出端通過變壓器將能量傳遞給脈沖壓縮電路，該脈沖壓縮電路通過磁脈沖壓縮網(wǎng)絡(luò)對脈沖進行壓縮陡化；
[0009]所述的放電室I包括主脈沖地電極1-1、預(yù)脈沖高壓電極1-2、共用電極1-3、外殼1-4和極紫外光源的毛細管1-5 ;所述的主脈沖地電極1-1為所述的極紫外光源的主脈沖電源的地電極，所述的預(yù)脈沖高壓電極1-2為所述的極紫外光源的預(yù)脈沖電源的高壓電極，所述共用電極1-3為極紫外光源的主脈沖電源的高壓電極和預(yù)脈沖電源的地電極的共用電極1-3 ;預(yù)脈沖高壓電極1-2、共用電極1-3和外殼1-4均為圓管狀結(jié)構(gòu)，且中心軸重合；主脈沖地電極1-1、預(yù)脈沖高壓電極1-2和共用電極1-3的管壁的內(nèi)、外表面均覆有絕緣層；主脈沖地電極1-1為圓環(huán)形，毛細管1-5嵌入在該圓環(huán)的中心孔內(nèi)，主脈沖地電極1-1與毛細管1-5共同覆蓋在外殼1-4的開口側(cè)，且連接處密封；共用電極1-3位于外殼1-4內(nèi)部，預(yù)脈沖高壓電極1-2位于共用電極1-3內(nèi)部；外殼1-4內(nèi)部還設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，用于對預(yù)脈沖高壓電極1-2和共用電極1-3制冷；
[0010]所述的真空室2與放電室I連接，光學(xué)收集系統(tǒng)3位于真空室2內(nèi)，光學(xué)收集系統(tǒng)3采用內(nèi)嵌式Wolter I型收集系統(tǒng)實現(xiàn)，由多層圓桶狀反射鏡構(gòu)成，所述多層圓桶狀反射鏡依次共軸內(nèi)嵌，每層反射鏡由一個回轉(zhuǎn)橢球面3-1和一個回轉(zhuǎn)雙曲面3-2連接而成，且該回轉(zhuǎn)橢球面3-1與該回轉(zhuǎn)雙曲面3-2具有一個公共幾何焦點，即公共焦點，各層反射鏡的公共焦點重合；
[0011]真空室2的末端用于連接照明系統(tǒng)，所述末端的壁上設(shè)置有窗口，毛細管1-5發(fā)出的極紫外光經(jīng)過光學(xué)收集系統(tǒng)3后聚焦在該窗口上，并通過該窗口進入照明系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明的放電室I和真空室2均設(shè)置有出氣孔，該出氣孔連接真空泵，用于對放電室I和真空室2抽真空。工作前，先對放電室I和真空室2抽真空，使放電室I和真空室2內(nèi)獲得10_3Pa量級的真空度，再根據(jù)實驗需要在毛細管1-5內(nèi)充入適量的Xe、、Ar或He等氣體，Xe、Ar或He氣均通過獨立的流量計控制充入毛細管1_5內(nèi)的氣體流量，三個流量計輸出的氣體通過一個氣閥混合，充入毛細管1-5內(nèi)。毛細管1-5和真空室2內(nèi)氣壓穩(wěn)定后，通過觸發(fā)控制單元給預(yù)脈沖形成電路和主脈沖充電電源系統(tǒng)分別發(fā)出一個觸發(fā)信號，兩個觸發(fā)信號之間具有一定的延時。預(yù)脈沖形成電路形成高壓加載在毛細管前端形成預(yù)電離等離子體，預(yù)電離等離子體隨著充入的放電氣體進入毛細管內(nèi)部，經(jīng)過一定的延時后主脈沖電源將在毛細管兩端形成高壓脈沖，這個高壓脈沖通過毛細管內(nèi)預(yù)電離等離子體放電，形成高溫高密度等離子體，實現(xiàn)13.5nm的EUV輻射光輸出。EUV輻射光呈4 π立體角發(fā)散，經(jīng)光學(xué)收集系統(tǒng)3反射后，聚焦在窗口上，經(jīng)窗口進入后續(xù)照明系統(tǒng)。放電電流和放電電壓通過Rogowski線圈(羅式線圈)和高壓探頭測量，極紫外輻射光譜通過羅蘭圓譜儀測量，13.5nm(2%帶寬)輻射時間特性通過極紫外探測器測量。
[0013]本發(fā)明所述的Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源系統(tǒng)與常規(guī)極紫外光源系統(tǒng)相比，體積小，真空度高，且價格低，適合用作EUV光刻機各種部件的檢測光源。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施方式一所述的Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖圖；
[0015]圖2為實施方式二中主脈沖電源的電路圖；
[0016]圖3為實施方式二中Xe氣流量1.0sccm、預(yù)-主脈沖聯(lián)合放電時主脈沖電壓電流波形圖；
[0017]圖4為實施方式三中放電室I的剖面圖；
[0018]圖5為實施方式四中收集鏡支架4的結(jié)構(gòu)示意圖；
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