多脈沖組合泵浦的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(LPP)極紫外(EUV)光刻光源，特別是一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的集成度大幅度提高，光刻技術(shù)正在邁向14nm乃至1nm以下的分辨尺寸節(jié)點。光刻機的曝光波長已從436nm(Hg-g)、365nm(Hg-1)發(fā)展到 248nm (KrF) U93nm (ArF)和 157nm(F2)，正在向 13.5nm (EUV)甚至 6.Xnm等更短波長發(fā)展。EUV光源的類型主要包括同步輻射光源、放電等離子體(DPP)光源和激光等離子體(LPP)光源等。同步輻射光源通過改變帶電粒子在磁場中的運動速度而產(chǎn)生EUV輻射，其體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價較高。DPP光源通過高壓放電擊穿介質(zhì)產(chǎn)生等離子體的方式輻射EUV，其結(jié)構(gòu)較為簡單，但在產(chǎn)生等離子體的過程中會造成較為嚴(yán)重的碎片污染。LPP光源則采用高功率激光脈沖照射靶材形成等離子體的方式而產(chǎn)生EUV輻射。此類光源的發(fā)光區(qū)域較小，光能收集效率較高，具有良好的可控性和穩(wěn)定性，已成為最具應(yīng)用潛力的新一代光刻光源。然而，基于單脈沖或加預(yù)脈沖泵浦的LPP-EUV光源(NaturePhotonics, 2010,4(1):24-26)，其輸出功率仍無法很好的滿足光刻機的商用化需求。為了推動EUV光刻技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程，需突破泵浦激光功率及轉(zhuǎn)化效率不足的限制，從而實現(xiàn)更高的LPP-EUV輻射功率輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統(tǒng)，旨在通過采用多脈沖組合泵浦的方法提高LPP-EUV光源的輸出功率。利用該系統(tǒng)可以很好的解決傳統(tǒng)LPP-EUV光源泵浦激光功率不足的問題，且能通過改變激光脈沖的組合方式以達到優(yōu)化LPP-EUV能量轉(zhuǎn)化效率的目的。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0005]一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統(tǒng)，其特點在于，包括由多個泵浦激光脈沖源組成的泵浦激光脈沖源組、由多個脈沖延時調(diào)節(jié)裝置組成的脈沖延時調(diào)節(jié)裝置組、由多個光束指向調(diào)節(jié)裝置組成的光束指向調(diào)節(jié)裝置組、同步信號控制器和具有靶材的LPP-EUV發(fā)生裝置；
[0006]所述的同步信號控制器的輸出端分別與所述的泵浦激光脈沖源相連，產(chǎn)生觸發(fā)信號使各泵浦激光脈沖源輸出泵浦脈沖，依次經(jīng)各種對應(yīng)的脈沖延時調(diào)節(jié)裝置和光束指向調(diào)節(jié)裝置后形成產(chǎn)生脈沖組合，進入所述的LPP-EUV發(fā)生裝置并作用于靶材。
[0007]所述的脈沖延時調(diào)節(jié)裝置包括:第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡，所述的第二反射鏡和第三反射鏡安裝在第一步進平移臺上，所述的第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡均為全反射鏡，且與射入的光束呈45°。
[0008]所述的光束指向調(diào)節(jié)裝置包括:安裝在第二步進平移臺上的第五反射鏡和安裝在第三步進平移臺上的第六反射鏡；各泵浦激光脈沖在兩個相互正交的平面內(nèi)以45°入射角分別經(jīng)第五反射鏡和第六反射鏡反射。
[0009]所述的LPP-EUV發(fā)生裝置為一封閉真空室，在該真空室的側(cè)壁上設(shè)有光學(xué)窗片，供所有的泵浦激光脈沖射入真空室，在真空室內(nèi)沿泵浦激光脈沖射入方向依次放置凸透鏡和橢球面鏡，在該凸透鏡的焦點與橢球面鏡的第一焦點重合處放置靶材，使泵浦激光脈沖作用于靶材產(chǎn)生EUV輻射，該EUV輻射經(jīng)橢球面鏡反射聚焦于第二焦點，所述的凸透鏡和橢球面鏡共光軸，所述的凸透鏡安裝在第四步進平移臺上。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著特點:
[0011]1.采用多脈沖組合泵浦的方法，為LPP-EUV光源提供足夠的泵浦激光功率，提高EUV光刻光源的有效輸出功率。
[0012]2.通過改變泵浦激光脈沖的組合方式，可以優(yōu)化LPP-EUV光源的能量轉(zhuǎn)化效率，進一步提高EUV光源的輸出能力。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明多脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是三脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是多脈沖聚焦泵浦前光束組合方式的舉例示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明中脈沖延時調(diào)節(jié)裝置的光路結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖5是本發(fā)明中光束指向調(diào)節(jié)裝置的光路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0019]請先參閱圖1，圖1是本發(fā)明多脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明多脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統(tǒng)的構(gòu)成包括泵浦激光脈沖源組1、脈沖延時調(diào)節(jié)裝置組2、光束指向調(diào)節(jié)裝置組3、LPP-EUV發(fā)生裝置4和同步信號控制器5。由泵浦激光脈沖源la、lb、…、1輸出泵浦脈沖，經(jīng)脈沖延時調(diào)節(jié)裝置組2和光束指向調(diào)節(jié)裝置組3而產(chǎn)生脈沖組合，然后進入LPP-EUV發(fā)生裝置4作用于靶材，泵浦激光脈沖源la、lb、…、1的觸發(fā)信號由同步信號控制器5產(chǎn)生。
[0020]請參閱圖2，圖2是三脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，泵浦激光脈沖源la、lb、lo在同步信號控制器5的觸發(fā)下分別輸出泵浦脈沖Pa、Pb、Po，泵浦脈沖Pa、Pb、Po分別通過脈沖延時調(diào)節(jié)裝置2a、2b、2o和光束指向調(diào)節(jié)裝置3a、3b、3o后到達LPP-EUV發(fā)生裝置。泵浦脈沖Pa、Pb、Po通過光學(xué)窗片401進入真空室402，然后經(jīng)凸透鏡403聚焦至01處，凸透鏡403安裝在第四步進平移臺404上，泵浦脈沖Pa、Pb、Po作用于靶材405而產(chǎn)生EUV輻射，EUV輻射經(jīng)橢球面鏡406反射聚焦至02處，01和02分別為橢球面鏡406的兩個焦點。三脈沖組合以及四脈沖或五脈沖組合經(jīng)凸透鏡403聚焦前的光束排布形式可如圖3中所示。
[0021]請參閱圖4，圖4是本發(fā)明中脈沖延時調(diào)節(jié)裝置的光路結(jié)構(gòu)圖。由圖可見，泵浦激光脈沖以45°入射角依次經(jīng)第一反射鏡201、第二反射鏡202、第三反射鏡203和第四反射鏡204反射，第二反射鏡202和第三反射鏡203安裝在第一步進平移臺205上，通過移動第一步進平移臺205即可調(diào)節(jié)泵浦脈沖延時。
[0022]請參閱圖5，圖5是本發(fā)明中光束指向調(diào)節(jié)裝置的光路結(jié)構(gòu)圖。由圖可見，泵浦激光脈沖在Xz平面和yz平面內(nèi)以45°入射角分別經(jīng)第五反射鏡301和第六反射鏡303反射，第五反射鏡301和第六反射鏡303分別安裝在第二步進平移臺302和第三步進平移臺304上，第三步進平移臺304上安裝在第二步進平移臺302上，通過移動第二步進平移臺302和第三步進平移臺304即可調(diào)節(jié)泵浦激光的光束指向。
【主權(quán)項】
1.一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統(tǒng)，其特征在于，包括由多個泵浦激光脈沖源(la、lb、…、1)組成的泵浦激光脈沖源組(I)、由多個脈沖延時調(diào)節(jié)裝置(2a、2b、…、2ο)組成的脈沖延時調(diào)節(jié)裝置組(2)、由多個光束指向調(diào)節(jié)裝置(3a、3b、...、或3ο)組成的光束指向調(diào)節(jié)裝置組(3)、同步信號控制器(5)和具有靶材(405)的LPP-EUV發(fā)生裝置(4); 所述的同步信號控制器(5)的輸出端分別與所述的泵浦激光脈沖源(la、lb、…、1)相連，產(chǎn)生觸發(fā)信號使各泵浦激光脈沖源(la、lb、…、1)輸出泵浦脈沖(Pa、Pb、…、Po)，依次經(jīng)各種對應(yīng)的脈沖延時調(diào)節(jié)裝置(2a、2b、…、2o)和光束指向調(diào)節(jié)裝置(3a、3b、…、3o)后形成產(chǎn)生脈沖組合，進入所述的LPP-EUV發(fā)生裝置(4)并作用于靶材(405)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統(tǒng)，其特征在于，所述的脈沖延時調(diào)節(jié)裝置包括:第一反射鏡(201)、第二反射鏡(202)、第三反射鏡(203)和第四反射鏡(204)，所述的第二反射鏡(202)和第三反射鏡(203)安裝在第一步進平移臺(205)上，所述的第一反射鏡(201)、第二反射鏡(202)、第三反射鏡(203)和第四反射鏡(204)均為全反射鏡，且與射入的光束呈45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統(tǒng)，其特征在于，所述的光束指向調(diào)節(jié)裝置包括:安裝在第二步進平移臺(302)上的第五反射鏡(301)和安裝在第三步進平移臺(304)上的第六反射鏡(303);各泵浦激光脈沖(Pa、Pb、...、或Po)在兩個相互正交的平面內(nèi)以45°入射角分別經(jīng)第五反射鏡(301)和第六反射鏡(303)反射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統(tǒng)，其特征在于，所述的LPP-EUV發(fā)生裝置(4)為一封閉真空室(402)，在該真空室(402)的側(cè)壁上設(shè)有光學(xué)窗片(401)，供所有的泵浦激光脈沖(Pa、Pb、...、和Po)射入真空室(402)，沿泵浦激光脈沖(Pa、Pb、…、和Po)射入方向依次放置凸透鏡(403)和橢球面鏡(406)，在該凸透鏡(403)的焦點與橢球面鏡(406)的第一焦點(01)重合處放置靶材(405)，使泵浦激光脈沖(Pa、Pb、...、和Po)作用于靶材(405)產(chǎn)生EUV輻射，該EUV輻射經(jīng)橢球面鏡(406)反射聚焦于橢球面鏡(406)的第二焦點(02)，所述的凸透鏡(403)和橢球面鏡(406)共光軸，所述的凸透鏡(403)安裝在第四步進平移臺(404)上。
【專利摘要】一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統(tǒng)，由泵浦激光脈沖源組、脈沖延時調(diào)節(jié)裝置組、光束指向調(diào)節(jié)裝置組、LPP-EUV發(fā)生裝置和同步信號控制器構(gòu)成。由泵浦激光脈沖源組輸出泵浦脈沖，經(jīng)脈沖延時調(diào)節(jié)裝置組和光束指向調(diào)節(jié)裝置組而產(chǎn)生脈沖組合，然后進入LPP-EUV發(fā)生裝置作用于靶材，各泵浦激光脈沖源的觸發(fā)信號由同步信號控制器產(chǎn)生。利用該系統(tǒng)既能突破單脈沖泵浦激光源功率不足的限制，又可以通過調(diào)整泵浦脈沖組合以優(yōu)化能量轉(zhuǎn)化效率，從而提高LPP-EUV光刻光源的功率輸出能力。
【IPC分類】H01S3-081, H01S3-094
【公開號】CN104638503
【申請?zhí)枴緾N201510080857
【發(fā)明人】張宗昕, 冷雨欣, 王成, 趙全忠, 王關(guān)德
【申請人】中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月15日