[發明專利]極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工精加工方法

有效

• 申請號: 201310435460.2
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103433507A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 徐強;趙永蓬;王騏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23B5/00
• 分類號: B23B5/00;B23B1/00;B23P15/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明屬于光學及精密加工領域，具體涉及一種極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工精加工方法。

背景技術

以光刻寬度處于100nm以下的光刻技術，稱為極紫外光刻技術。其中，實現22nm～45nm的刻線，已經作為了我國極紫外光刻光源到2020年的發展目標。目前國際上實現這一目標主要有激光等離子體（LPP）和放電等離子體（DPP）極紫外光刻光源兩種，此兩種方案通過Xe或Sn介質產生高溫高密度等離子體實現13.5nm（2%帶寬）輻射光輸出。DPP光源主要有毛細管放電、中空陰極管、等離子體焦點等技術方案，其中的毛細管放電極紫外光刻光源由于結構簡單、等離子狀態穩定等優勢，是目前發展的一種很重要的光源方案。

毛細管放電極紫外光刻光源，是指采用Xe或Sn介質，在毛細管放電Z箍縮機制下獲得的13.5nm（2%帶寬）的輻射光輸出。所述13.5nm波長輻射光的具體形成過程為：在毛細管放電過程中，高電壓會使毛細管內沿著內表壁形成一層Xe或Sn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，會產生強大的洛侖茲力，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和歐姆加熱，使得等離子體溫度升高，碰撞Xe或Sn離子產生更高價態的離子，當等離子體壓縮到半徑最小（約為300μm）時，將會實現EUV輻射光輸出。等離子體壓縮到最小半徑時毛細管內的等離子體是一個很細的等離子體柱，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4π立體角范圍內均勻的輻射EUV輻射光。毛細管放電形成的EUV輻射光，必須經過后續的極紫外光學收集鏡，成像在中間焦點IF點，從而實現了IF點一定功率的13.5nm波長的輻射光輸出。由于13.5nm輻射光處于極紫外波段，因此必須在略入射方案條件下實現較小的入射角，同時表面粗糙度小于1nm，以獲得較高的收集效率。同時收集鏡壁要求不能遮擋過多的光，這樣就要求收集鏡壁很薄，此外，為了獲得IF點較高的功率，提高收集效率，收集鏡收集角應該較大。經過設計，收集鏡應該為Wolter-I型結構，為多層結構收集鏡結構，最外層直徑為350mm，壁厚不能大于3mm，單層收集鏡面型由橢球面+雙曲面組成。

采用復制法對EUV光源中光學收集鏡進行加工，該方法需要先加工出一個與所需收集鏡面型匹配的實心軸，再對實心軸表面進行鎳沉積處理，之后將鎳殼剝離形成收集鏡基底。按照此方案的技術，要求加工過程中精度控制非常嚴格，增加了加工成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工精加工方法，以解決采用復制法對EUV光源中光學收集鏡進行加工，需要先加工出一個與所需收集鏡面型匹配的實心軸，再對實心軸表面進行鎳沉積處理，之后將鎳殼剝離形成收集鏡基底。按照此方案的技術，要求加工過程中精度控制非常嚴格，增加了加工成本的問題。

本發明適用于EUV光刻鏡中Wolter-I型EUV光源收集鏡的直接車削加工的精加工，可以大幅節約EUV光源中收集鏡的加工成本，同時可保證面型、粗糙度等設計要求。

本發明為實現上述目的，采取的技術方案是：

極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工精加工方法，所述方法包括下述步驟：

第一步：裝卡收集鏡筒坯；首先裝卡好經粗車加工后的收集鏡筒坯，收集鏡筒坯的面型由雙曲面和橢球面構成，校正收集鏡筒坯，保證跳動值在0.1～0.5mm范圍內；

第二步：精車加工中的粗車加工；利用精加工車床對收集鏡筒坯進行精車加工中的粗車加工，每次進刀0.04～0.06mm，加工次數為3～4次；

第三步：半精車加工；利用精加工車床對第二步中的粗車加工后的收集鏡筒坯進行半精車加工，精加工車床主軸轉速為480～520r/min，共進兩刀，第一刀每次進刀7～9μm，進刀速度為18～22mm/min；第二刀每次進刀4～6μm，進刀速度為18～22mm/min；

第四步：精車加工；利用精加工車床對經第三步完成的半精車加工的收集鏡筒坯進行精車加工，進刀1～3μm，進刀速度為1～3mm/min；

第五步：鍍膜處理；對第四步精車加工后的收集鏡筒坯進行鍍膜處理，鍍膜厚度為50μm；

第六步：手工拋光處理；對經鍍膜處理后的收集鏡筒坯面型手工拋光處理，使得收集鏡筒坯的面型符合收集鏡面型，從而完成收集鏡的制作。

本發明的有益效果是：