[發明專利]Xe介質毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統

無效

• 申請號: 201510084936.1
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104570623A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 王騏;徐強;趙永蓬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B5/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳昕

技術領域

本發明涉及Xe介質毛細管放電檢測用13.5nm極紫外光源，具體涉及該極紫外光源的光學收集系統。

背景技術

為了實現我國超大規模集成電路的跨越式發展，國家將2020年實現45nm～22nm刻線作為我國微電子產業的中長期發展規劃，并由此制定了國家科技重大專項02專項。過去的幾十年，微電子產業迅速發展，集成電路最小特征尺寸決定了一個晶片上所能集成的晶體管數量，也決定了集成電路運行速度和存儲容量。光刻技術作為集成電路的技術基礎，是決定集成電路發展速度的一個重要因素。光刻機分辨率的物理極限R決定了集成電路的最小特征尺寸，光刻機分辨率的物理極限R決定了集成電路的最小特征尺寸，可以通過分辨率增強技術減小工藝因子k₁，或者減小光刻機曝光波長λ，或者提高數值孔徑NA的方法，提高光刻機分辨率R。其中，減小光刻機曝光波長是主要方法之一。極紫外光刻技術采用13.5nm(2％帶寬)輻射光作為曝光光源，是最有可能實現16nm節點甚至以下的下一代光刻技術之一。

收集系統是極紫外光源中的重要組成部分，位于極紫外初級光源和光刻照明系統之間。由于放電等離子體(DPP)極紫外光源向其前方2π空間內發出極紫外光，大量極紫外光能分布在較大的孔徑范圍內，而光刻照明系統的數值孔徑一般較小，如果直接將光刻照明系統連接到極紫外初級光源后方，則只有很少部分的極紫外光能進入到照明系統內，光能利用率極低，無法滿足正常光刻曝光需求。并且考慮到去碎屑系統不可能完全清除初級光源產生的碎屑，所以必須在極紫外光源和照明系統之間加一聚光元件即收集系統，來起到：1)盡可能多的從初級光源收集極紫外光；2)匹配初級光源和照明系統數值孔徑，將極紫外光能傳輸給照明系統。

從以上收集系統起到的作用可知，收集系統需滿足一定的收集角和像方數值孔徑要求。除此以外，收集系統在照明系統一側還需滿足一定的IF像斑尺寸和較高的遠場均勻性兩要求。由于極紫外光刻照明系統采用的是特殊的復眼式科勒照明方式，是一種光學積分器形式，所以嚴格的IF像斑尺寸要求有助于提高照明系統對收集系統提供的極紫外光能的利用率；而收集系統遠場均勻性是指從收集系統出射端面到IF點之間的像面照度分布均勻性，該均勻性越高則越利于照明系統的設計，越利于提高照明均勻性。

綜上可知，從系統的性能角度考慮，收集系統需滿足：1)一定的收集角；2)一定的像方數值孔徑；3一定的IF像斑尺寸；4)一定的遠場均勻性，四項基本要求。

收集系統雖對光源成像，但又沒有成像光學系統嚴格的像質要求；雖然直接連接光源，對特定的IF像面提供能量，但它并不起到光刻機照明系統的作用。所以，收集系統既不是成像系統，也不是照明系統，而是實現特定收集并傳輸極紫外光能，匹配初級光源和照明系統數值孔徑作用的一特殊光學系統。收集系統的結構形式與初級光源的種類有關。對于放電等離子體(DPP)光源，由于自身電極等結構的限制，DPP光源只能向其前方2π空間內發射極紫外光，所以其收集系統無法采用反光罩等類似結構。而且，所有介質對13.5nm波段正入射的反射率都很低，若要達到較高的反射率，就必須鍍復雜的多層反射膜，加工難度和成本巨大，并且這種反射膜極易被光源碎屑污染，影響系統使用壽命。但若采用掠入射方式，使用普通的金屬膜就可獲得較高的反射率。因此對于DPP光源，收集系統多采用掠入射工作方式。另外，在掠入射工作方式下，還可以采用多層反射鏡內嵌形式來提高收集系統對光源發出的極紫外光的收集角范圍。

對于放電等離子體EUV光源收集系統，既滿足初級光源和IF像點為有限共軛距，又滿足掠入射和多層反射鏡內嵌方式的最簡單結構為多層橢球面反射鏡內嵌式收集系統。它由多層橢球面1反射鏡構成，各層橢球面1兩幾何焦點重合，見圖4。該形式收集系統雖然結構簡單，但其遠場均勻性不好，不利于后續照明系統照明，而且極紫外光線通過收集系統從初級光源到IF點僅發生一次反射，在光線偏折角度大時掠入射角較大，反射率不高，因而未被采用。

發明內容

本發明的目的是為了解決由多層橢球面反射鏡構成的光源收集系統遠場均勻性不好、反射率低的問題，提供一種Xe介質毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統。

本發明所述的Xe介質毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統，該光學收集系統采用內嵌式Wolter I型收集系統實現，由多層圓桶狀反射鏡構成，所述多層圓桶狀反射鏡依次共軸內嵌，每層反射鏡由一個回轉橢球面1和一個回轉雙曲面2連接而成，且該回轉橢球面1與該回轉雙曲面2具有一個公共幾何焦點，即公共焦點4，各層反射鏡的公共焦點重合。