[發明專利]激光輔助放電極紫外光源預電離等離子體電子溫度測量方法

在審

• 申請號: 201610279298.3
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105739249A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 趙永蓬;王騏;徐強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 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

本發明涉及極紫外光刻光源離子狀態的檢測技術。

背景技術

為實現我國集成電路專用設備跨越式的發展，國家將2020年實現45nm～25nm刻線指定為微電子中長期發展規劃，并由此制定了國家科技重大專項02專項。集成電路不同的技術時代是以其所加工器件的特征尺寸，即所能加工器件的最小尺寸為標志的，而推動半導體芯片集成度不斷提高、器件特征尺寸不斷縮小的源動力是光刻技術的改進和發展。

光刻技術是利用光將掩膜板上的圖案燒蝕在半導體晶片上的光刻膠上，經過一系列處理后，便可得到刻蝕在晶片上完整的電路。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(HalfPitch,HP)，表示為瑞利判據：

R=k1λNA---(1)]]>

式中k₁表示工藝因子，代表了處理過程中的技術難度，數值越小，難度越大；

λ表示曝光波長；

NA表示投影光刻物鏡的數值孔徑。

公式(1)體現了提高光刻機精度的大部分方法，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。隨著光刻技術的發展，曝光波長逐漸減小，由最初可見光波段的g線(436nm)和紫外光波段的i線(365nm)發展到了深紫外波段的248nm和193nm，并在此基礎上發展了193nm浸沒式光刻機。采用雙重曝光的193nm浸沒式光刻技術已經實現了22nm刻線，并在離軸照明的條件下具有實現16nm刻線的能力，但這一技術將提高曝光過程中掩膜板處理步驟，降低集成電路的刻蝕速率，增加了工作成本。

在此情況下，為了實現更小特征尺寸的集成電路，采用更短曝光波長的13.5nm極紫外(EUV)光刻技術被提出來，其自1988年提出以來便得到了迅速的發展。EUV光源的技術方案主要有激光等離子體(LPP)EUV光源、放電等離子體(DPP)EUV光源及在DPPEUV光源發展起來的激光輔助放電(LDP)EUV光源，這三種光源的共同點均是獲得電子溫度30eV～50eV的Xe¹⁰⁺或Sn⁸⁺～Sn¹²⁺等離子體，通過4d-5p或4d-4p和4d-4f躍遷，實現13.5nm輻射光輸出。

其中，LDPEUV光源指利用激光預電離Sn介質，產生預電離等離子體，隨后快脈沖、大電流放電，Z箍縮預電離等離子體，形成高溫高密度等離子體，實現13.5nm輻射光輸出。激光氣化固態介質產生預電離等離子體是LDP機制EUV光源的第一個關鍵物理過程，其形成的預等離子體作為后續快脈沖、大電流放電物理過程的初始條件，一定程度上決定了整個光源的轉換效率。因此，必須測量不同工作條件下的預電離等離子體狀態，從而為后續實現較高轉換效率和較高功率的13.5nm輻射光輸出提供技術支持。

然而，目前預電離等離子體狀態檢測技術需要依賴價格昂貴的設備，并且對檢測條件要求非常苛刻，導致該方法不能很好的推廣。

發明內容

本發明的目的是為了解決激光輔助放電EUV光源預電離等離子體電子溫度測量依賴價格昂貴的設備，并且檢測條件苛刻的問題，提供一種激光輔助放電極紫外光源預電離等離子體電子溫度測量方法。

本發明所述的激光輔助放電極紫外光源預電離等離子體電子溫度測量方法包括以下步驟：

步驟一、使激光器發出的激光脈沖經過聚焦系統后作用在Sn靶上，產生Sn的初始等離子體，測量所述初始等離子體的發射光譜；

步驟二、從初始等離子體的發射光譜中選取至少兩條譜線，所選取的所有譜線至少對應兩個不同的上能級，讀取每條譜線的波長和強度，根據所述譜線的波長、強度及原子參數，計算得到等離子體的電子溫度。