基于溶膠射流靶的lpp-euv光源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光等離子體型極紫外(LPP-EUV)光刻光源，特別是一種基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體制造工藝水平大幅度提高，光刻技術(shù)正在邁向14nm乃至1nm以下的分辨尺寸節(jié)點(diǎn)。光刻光源波長(zhǎng)已從436nm(Hg-g)、365nm(Hg_i)發(fā)展到 248nm (KrF)、193nm (ArF)和 157nm(F2)，正在向 13.5nm (EUV)甚至 6.X nm 等更短波長(zhǎng)發(fā)展。根據(jù)EUV光源的產(chǎn)生方式，其類型主要包括同步輻射(SR)型光源、放電等離子體(DPP)型光源和激光等離子體(LPP)型光源等。SR-EUV光源通過(guò)改變磁場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生EUV輻射，其裝置體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價(jià)較高。DPP-EUV光源通過(guò)高壓放電擊穿物質(zhì)形成等離子體的方式產(chǎn)生EUV輻射，其裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但碎片污染程度較為嚴(yán)重。LPP-EUV光源則通過(guò)高功率激光照射靶材(L1、Sn或Xe等)形成等離子體的方式產(chǎn)生EUV輻射。此類光源具有發(fā)光區(qū)域小、EUV收集效率較高等特點(diǎn)，已成為最具應(yīng)用潛力的EUV光刻光源。常見(jiàn)的LPP-EUV光源系統(tǒng)多采用C02激光和Sn液滴靶的組合方式(NaturePhotonics, 2010，4 (I): 24-26)。對(duì)于此類基于金屬液滴靶的LPP-EUV光源，金屬熔化需要持續(xù)高溫加熱條件，液滴靶的形成與運(yùn)動(dòng)也需要精確控制，液滴靶受激光作用后還將產(chǎn)生大量碎肩。這都無(wú)疑增大了 LPP-EUV光源的操控與維護(hù)難度，不利于EUV光刻系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)，旨在通過(guò)應(yīng)用溶膠射流靶增強(qiáng)LPP-EUV光源的可靠性與穩(wěn)定性，從而使其更好的滿足EUV光刻技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化需求。該系統(tǒng)中利用溶膠射流靶替代傳統(tǒng)的金屬液滴靶，避免使用高溫加熱裝置與液滴控制裝置，避免靶材與激光作用后造成嚴(yán)重的碎肩污染，大大降低了 LPP-EUV光源的操控與維護(hù)難度，為EUV光刻系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0005]一種基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)，包括:溶膠發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生溶膠；溶膠噴射-循環(huán)裝置，用于形成溶膠射流靶；泵浦激光源，用于輸出泵浦激光；LPP-EUV發(fā)生裝置，為泵浦激光作用于溶膠射流靶提供反應(yīng)環(huán)境。
[0006]首先由溶膠發(fā)生裝置產(chǎn)生溶膠，再經(jīng)溶膠噴射-循環(huán)裝置而在LPP-EUV發(fā)生裝置內(nèi)形成溶膠射流靶。由泵浦激光源輸出泵浦激光，進(jìn)入LPP-EUV發(fā)生裝置后作用于溶膠射流靶。
[0007]所述的溶膠發(fā)生裝置的構(gòu)成:流體介質(zhì)通過(guò)噴嘴進(jìn)入接受室，由于文丘里效應(yīng)使得靶材納米顆粒被吸入接受室，流體介質(zhì)與靶材納米顆粒經(jīng)收縮管進(jìn)入混合室，兩者混合后經(jīng)擴(kuò)散管而輸出為溶膠。所述的靶材納米顆粒首選錫、鋰及其化合物的納米顆粒。所述的流體介質(zhì)首選氙氣、氫氣等不能與前述靶材發(fā)生反應(yīng)的介質(zhì)。
[0008]所述的溶膠噴射-循環(huán)裝置的構(gòu)成:溶膠注入緩存池后，在第一循環(huán)動(dòng)力泵的作用下通過(guò)第一輸送管道，經(jīng)由溶膠噴射器而形成溶膠射流靶，進(jìn)入溶膠收集器后又在第二循環(huán)動(dòng)力泵的作用下通過(guò)第二輸送管道，終而返回至緩存池。
[0009]所述的LPP-EUV發(fā)生裝置的構(gòu)成:泵浦激光通過(guò)光學(xué)窗片進(jìn)入真空室后，經(jīng)凸透鏡聚焦至溶膠射流靶而產(chǎn)生EUV輻射。所述的溶膠射流靶由溶膠噴射器在真空室內(nèi)產(chǎn)生，并由溶膠收集器回收至循環(huán)系統(tǒng)。
[0010]與先技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著特點(diǎn):
[0011]1.以溶膠射流靶替代金屬液滴靶，無(wú)需高溫加熱條件與液滴控制裝置，有利于提高LPP-EUV光源系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0012]2.基于該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溶膠靶材的循環(huán)利用，從而提高其利用率并能抑制殘余物質(zhì)對(duì)光學(xué)元件所造成的污染。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明中溶膠發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明中溶膠噴射-循環(huán)裝置和LPP-EUV發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過(guò)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]請(qǐng)先參閱圖1，圖1是本發(fā)明基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可見(jiàn)，本發(fā)明基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)的構(gòu)成包括溶膠發(fā)生裝置1、溶膠噴射-循環(huán)裝置2、泵浦激光源3和LPP-EUV發(fā)生裝置4。由溶膠發(fā)生裝置I產(chǎn)生溶膠Ml，經(jīng)溶膠噴射-循環(huán)裝置2而在LPP-EUV發(fā)生裝置4內(nèi)形成溶膠射流靶。由泵浦激光源3輸出泵浦激光LI，進(jìn)入LPP-EUV發(fā)生裝置4后作用于溶膠射流靶。
[0018]請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明中溶膠發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖2可見(jiàn)，噴嘴101置于接受室102內(nèi)部，接受室102、收縮管103、混合室104、擴(kuò)散管105依次連接。流體介質(zhì)Cl通過(guò)噴嘴101進(jìn)入接受室102，由于文丘里效應(yīng)使得靶材納米顆粒C2經(jīng)吸入口 Gl進(jìn)入接受室102，流體介質(zhì)Cl與靶材納米顆粒C2經(jīng)收縮管103進(jìn)入混合室104，兩者混合后通過(guò)擴(kuò)散管105經(jīng)輸出口 G2而輸出為溶膠Ml。所述的流體介質(zhì)Cl可選用氙氣，所述的靶材納米顆粒C2可選用錫納米顆粒。
[0019]請(qǐng)參閱圖3，圖3是本發(fā)明中溶膠噴射-循環(huán)裝置和LPP-EUV發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖3可見(jiàn)，緩存池201、第一循環(huán)動(dòng)力泵202a和溶膠噴射器203a由第一輸送管道204a依次連接、溶膠收集器203b、第二循環(huán)動(dòng)力泵202b和緩存池201由第二輸送管道204b依次連接。溶膠Ml進(jìn)入緩存池201后，在第一循環(huán)動(dòng)力泵202a的作用下通過(guò)第一輸送管道204a，經(jīng)由溶膠噴射器203a而形成溶膠射流靶M2，進(jìn)入溶膠收集器203b后又在第二循環(huán)動(dòng)力泵202b的作用下通過(guò)第二輸送管道204b，終而返回至緩存池201。由圖3可見(jiàn)，光學(xué)窗片401設(shè)置在真空室402的側(cè)壁之上，泵浦激光LI通過(guò)光學(xué)窗片401進(jìn)入真空室402，沿泵浦激光LI傳播方向設(shè)置透鏡403，在真空室402內(nèi)還設(shè)置有溶膠噴射器203a和溶膠收集器203b，由溶膠噴射器203a產(chǎn)生溶膠射流靶M2，泵浦激光LI經(jīng)凸透鏡403聚焦至溶膠射流靶M2而產(chǎn)生EUV輻射L2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)，其特征在于，包括: 溶膠發(fā)生裝置(I)，用于產(chǎn)生溶膠(Ml); 溶膠噴射-循環(huán)裝置(2)，用于形成溶膠射流靶(M2); 泵浦激光源(3)，用于輸出泵浦激光(LI); LPP-EUV發(fā)生裝置(4)，為泵浦激光(LI)作用于溶膠射流靶(M2)提供反應(yīng)環(huán)境。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)，其特征在于，所述的溶膠發(fā)生裝置(I)包括:噴嘴(101)、具有吸入口(Gl)的接受室(102)、收縮管(103)、混合室(104)和擴(kuò)散管(105)； 所述的噴嘴(101)置于接受室(102)的一端內(nèi)，該接受室(102)的另一端經(jīng)所述的收縮管(103)與所述的混合室(104)相連，該混合室與所述的擴(kuò)散管(105)相連； 流體介質(zhì)(Cl)通過(guò)噴嘴(101)進(jìn)入接受室(102)，由于文丘里效應(yīng)使得靶材納米顆粒(C2)經(jīng)吸入口(Gl)進(jìn)入接受室(102)，流體介質(zhì)(Cl)與靶材納米顆粒(C2)經(jīng)收縮管(103)進(jìn)入混合室(104)，兩者在混合室(104)混合后通過(guò)擴(kuò)散管(105)的輸出口(G2)輸出溶膠(Ml)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)，其特征在于， 所述的溶膠噴射-循環(huán)裝置(2)包括:緩存池(201)、第一循環(huán)動(dòng)力泵(202a)和溶膠噴射器(203a)、第一輸送管道(204a)、第二循環(huán)動(dòng)力泵(202b)、溶膠收集器(203b)和第二輸送管道(204b)； 所述的LPP-EUV發(fā)生裝置(4)包括:側(cè)壁上設(shè)置有光學(xué)窗片(401)的真空室(402)，使泵浦激光(LI)經(jīng)該光學(xué)窗片(401)進(jìn)入真空室(402)，在真空室(402)內(nèi)、沿泵浦激光(LI)的傳播方向還設(shè)置有透鏡(403)； 所述的溶膠噴射器(203a)和溶膠收集器(203b)設(shè)置在該真空室(402)內(nèi)，所述的緩存池(201)通過(guò)所述的第一輸送管道(204a)經(jīng)所述的第一循環(huán)動(dòng)力泵(202a)與所述的溶膠噴射器(203a)的輸入端相連，所述的溶膠收集器(203b)的輸出端通過(guò)所述的第二輸送管道(204b)經(jīng)所述的第二循環(huán)動(dòng)力泵(202b)與所述的緩存池(201)相連； 所述的溶膠(Ml)進(jìn)入緩存池(201)后，在第一循環(huán)動(dòng)力泵(202a)的作用下通過(guò)第一輸送管道(204a)，經(jīng)由溶膠噴射器(203a)在真空室(402)內(nèi)形成溶膠射流靶(M2)，進(jìn)入溶膠收集器(203b)后又在第二循環(huán)動(dòng)力泵(202b)的作用下通過(guò)第二輸送管道(204b)，終而返回至緩存池(201);所述的泵浦激光(LI)經(jīng)凸透鏡(403)聚焦至溶膠射流靶(M2)產(chǎn)生EUV 輻射(L2) ο
【專利摘要】一種基于溶膠射流靶的LPP-EUV光源系統(tǒng)，由溶膠發(fā)生裝置、溶膠噴射-循環(huán)裝置、LPP-EUV發(fā)生裝置和泵浦激光源所構(gòu)成。首先由溶膠發(fā)生裝置產(chǎn)生溶膠，再經(jīng)溶膠噴射-循環(huán)裝置而在LPP-EUV發(fā)生裝置內(nèi)形成溶膠射流靶。由泵浦激光源輸出泵浦激光，進(jìn)入LPP-EUV發(fā)生裝置后作用于溶膠射流靶。本發(fā)明基于溶膠射流靶增強(qiáng)LPP-EUV光源的可靠性與穩(wěn)定性，為EUV光刻系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。
【IPC分類】G03F7/20
【公開(kāi)號(hào)】CN104914680
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510270184
【發(fā)明人】張宗昕, 冷雨欣, 王成, 趙全忠, 王關(guān)德, 程欣, 李儒新
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日