[發明專利]一種提高極紫外輻射轉換效率的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310522316.2
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103592822A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 陳鴻;王新兵;朱海紅;左都羅;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;H05G2/00
• 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

本發明屬于極紫外(Extreme?Ultraviolet，EUV)光源領域，該光源用于提供由原材料所產生的等離子體發出的EUV光并將其收集利用。更具體地，本發明涉及一種對極紫外光源中等離子體EUV輻射結束剩余的帶電粒子重新利用的方法。這種重新利用不僅能夠提高光源極紫外輻射的轉換效率，也能夠減少離子碎屑對整個光源系統元件的損傷。

背景技術

近年來，隨著半導體制造工業的迅速發展，極大規模集成電路的進一步細微化已經受到了光刻機分辨率的限制。光刻系統的分辨率為R=k*λ/(NA)，式中k為標志光學鏡片工藝水平的參數，λ為曝光光源波長，NA=n*sinθ為透鏡數值孔徑。極紫外光刻(Extreme?Ultraviolet?Lithography，EUVL)技術利用13.5nm或6.Xnm波段的極紫外光作為光刻機曝光光源進行芯片刻蝕。由于采用了更短波長的光，EUVL技術能大幅的提升刻蝕的分辨率。最新的國際半導體技術發展路線圖(International?Technology?Roadmap?for?Semiconductors，ITRS)已將EUVL列為突破16nm和11nm節點的主要技術。

產生EUV光的方法包括，但不限制于，將等離子體狀態中具有處于EUV范圍內發射譜線的材料激發成等離子體狀態從而輻射出EUV光。諸如氙、鋰、錫、鋱、釓等材料或是其化合物的等離子體都能夠輻射出EUV光。諸如激光激發或是電離激發等方法都能將以上材料激發到能夠輻射出EUV的等離子體狀態。

對于各種激發方法，等離子體的形成都是在密閉的腔室中，比如真空腔室，并且需要使用各種類型的檢測設備進行實時監測。除了產生EUV輻射，這些方法產生的等離子體都會在真空腔室中產生大量不需要的副產品，比如熱量，高能量的離子以及等離子體形成過程中產生的一些沒有完全離化的原材料的原子或結塊。這些副產品會潛在的損壞真空腔室中內部元件、探測器件或是減小它們的工作效率。但是，清洗或是替換在真空腔室內被污染或是損壞的內部元件或是探測器件成本較多，費工費時。特別是這些系統一般都相當復雜，在真空腔室被打開之后，在重新啟動之前，腔室的清理、抽真空、調試過程都相當復雜。這種長時間的清理調試過程會對產品流水線生產產生不利的影響，會降低光源的整體工作效率。

并且，由于各種副產品的生成消耗了很大一部分的激光的能量，激光的能量得不到有效的利用，從而我們收集到的EUV輻射的能量也相當有限。想得到更高的EUV輻射輸出就需要更高的泵浦功率，也會浪費更多的資源來處理這些副產品。EUV光源較低的輻射輸出功率限制EUV光刻在大規模生產中的利用。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種提升極紫外輻射轉換效率的方法；本發明的目的在于通過重新利用極紫外光源中的等離子體EUV輻射結束剩余的帶電粒子提高光源極紫外輻射轉換效率，同時抑制離子碎屑損壞極紫外光源中的元件。

本發明提供了一種提升極紫外輻射轉換效率的方法，包括下述步驟：

S1：產生能夠輻射極紫外光的等離子體；

S2：在所述等離子體中帶電粒子形成位置的周圍施加第一磁場，所述帶電粒子在所述第一磁場的作用下運動至激發源與靶材的作用點，并被重新激發產生能夠輻射極紫外光的等離子體；

S3：在激發源與靶材的作用點處施加第二磁場，逸出所述第一磁場限制的所述帶電粒子在所述第二磁場的作用下沿著偏離光學元件表面方向運動。

更進一步地，所述第一磁場由一個由多組環形電磁線圈形成的環形磁場疊加而成；所述第一磁場的磁力線為圓形的閉合線，閉合的磁力線經過等離子體的產生位置，且每條磁力線在此位置相切。更進一步地，所述產生所述第一磁場的線圈經過特殊處理，使得其形成的磁力線如同雙絞線一樣扭抱在一起閉合。從而解決簡單環形磁場中正負電荷分離而發生電漂移的問題。這樣，帶電粒子在沿著磁場運動的時候形成的電場將隨機變換，而不能夠使帶電粒子發生足夠的漂移而碰撞到環形線圈。

更進一步地，所述第二磁場為均勻磁場，所述第二磁場在等離子體形成位置上的磁力線的方向垂直于軸向，所述軸向為激光的方向；并且第二磁場與第一磁場在等離子體形成位置上的方向相同。