[發明專利]一種基于圓偏振激光驅動的極紫外光刻光源產生系統

有效

• 申請號: 201210551511.3
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103048889A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 易翔宇;王新兵;左都羅;盧宏;朱海紅;陸培祥
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于光刻技術領域，更具體地，涉及一種基于圓偏振激光驅動的極紫外光刻光源產生系統。

背景技術

光刻技術發展到今天,在芯片刻制等領域已有了廣泛的應用。用于光刻的光源早已深入到深紫外波段(193nm)，并成功突破了芯片刻線22nm節點。然而，隨著對芯片集成度要求的不斷增高，所需的光刻線寬不斷減小,光刻所面臨的挑戰也越來越大。為了制造集成度更高的電路,人們在積極尋找下一代光刻光源。

光刻最小特征尺寸（MFS）是由衍射極限所限制的，滿足以下關系式：MFS=k₁*（λ/NA），其中k₁是與光刻工藝相關的常數，λ是曝光光源的波長，NA是光學系統的數值孔徑。由該關系式可知，為了改善光刻最小特征尺寸有兩種途徑：一種是增加光學系統的數值孔徑，另外一種是減小曝光光源的波長。研究人員曾經嘗試通過增加光學系統數值孔徑的方法來降低最小特征尺寸。但是由于下一代光刻技術對最小特征尺寸存在非常苛刻的要求，需要整套光學系統的數值孔徑非常大，這不僅會使得光學系統制備和調試變得異常復雜，而且光學數值孔徑本身會會受到焦深的限制。

為此，研究人員開始考慮另外一種方式也即減小曝光光源波長的方式的改善光刻最小特征尺寸。例如，極紫外光刻技術通過采用波長更短（13.5nm）的遠紫外線（extreme?ultraviolet,EUV）來執行光刻，能夠有效降低光刻最小特征尺寸，實踐證明，極紫外光刻技術將成為最有發展前途的下一代光刻技術。紫外線L工程測試樣機和樣機的相繼問世，都進一步堅定了人們利用極紫外光刻使摩爾定律得以延續的信息。

現有技術中產生極紫外光源的主流方式是激光產生等離子輻射方式（LPP），該方式的原理是利用高峰值功率的驅動脈沖激光如CO₂激光光束來轟擊譬如Sn的靶材，由此激發等離子體，等離子體所輻射的極紫外光再由收集鏡予以收集，以便作為光刻的曝光光源。所產生極紫外光的功率隨著驅動功率的增大而增加，兩者之間存在轉換效率CE。然而，這種極紫外光源的產生方式仍然存在以下的問題：由于下一代光刻技術需要功率為115W的極紫外光作為曝光光源，而根據LPP原理可知，對于目前所能達到的轉換效率CE，意味著用于驅動的激光功率至少到達到15KW的水平，這將給整套驅動激光系統的研制帶來很大的壓力：例如，需要四臺以上的大功率激光器構成主振放大系統，而且光路調整變得復雜，系統穩定性降低。此外，過高的功率也意味著過高的能量消耗，相應增加了整體光刻系統的運行成本。相應地，在相關領域中存在著對用于光刻的極紫外光源的產生方式及其設備作出進一步改進的技術需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷和/或技術需求，本發明的目的在于提供一種基于圓偏振激光驅動的極紫外光刻光源產生系統，其通過將高功率的線偏振脈沖CO₂激光轉換為圓偏振激光，由此可激發靶材產生能量更高的激發態，相應能夠以緊湊結構和更高的轉換效率來產生極紫外光，并尤其適用于下一代光刻技術的曝光光源用途。

按照本發明的一個方面，提供了一種基于圓偏振激光驅動的極紫外光刻光源產生系統，該系統包括CO₂激光器、偏振轉換組件、激光放大器以及極紫外光產生與收集裝置，其特征在于：

所述CO₂激光器用于產生線偏振的主振激光束，所述偏振轉換組件用于將該主振激光束轉換為圓偏振激光，該圓偏振激光經由所述激光放大器予以功率放大處理后，輸出至極紫外光產生與收集裝置；

所述極紫外光產生與收集裝置用于將來自所述功率放大器的激光聚焦照射至Sn靶材處以激發等離子體，并對該等離子體所產生的極紫外輻射予以收集。

按照本發明的另一方面，還提供了另外一種基于圓偏振激光驅動的極紫外光刻光源產生系統，該系統包括圓偏振CO₂激光器、激光放大器以及極紫外光產生與收集裝置，其特征在于：

所述圓偏振CO₂激光器產生圓偏振的主振激光束，該圓偏振激光經由所述激光放大器予以功率放大處理后，輸出至極紫外光產生與收集裝置；

所述極紫外光產生與收集裝置用于將來自所述功率放大器的激光聚焦照射至Sn靶材處以激發等離子體，并對該等離子體所產生的極紫外輻射予以收集。