CN103162848A - YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统 - Google Patents

YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统 Download PDF

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赵永蓬
王骐
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YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统，涉及毛细管放电极紫外光刻光源中等离子状态检测。本发明解决了极紫外光刻光源等离子体常规检测方法价格昂贵，使用条件苛刻的问题，提出了YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统。本发明的毛细管的中心线与聚焦系统的焦点位于同一直线上，可见光CCD图像传感器设置在聚焦系统的焦点处，毛细管发出的极紫外光入射到YAG:Ce荧光屏上，YAG:Ce荧光屏将该极紫外光转换为可见光，并入射到聚焦系统，经聚焦系统聚焦后入射到可见光CCD图像传感器的光敏面上，形成光斑，可见光CCD图像传感器将采集到的光斑通过图像输出端输入到计算机。本发明适用于极紫外光刻光源等离子体状态的检测。

Description

YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统
技术领域
本发明涉及毛细管放电极紫外光刻光源中等离子状态检测。
背景技术
毛细管放电EUV光刻光源是指采用Xe介质，在毛细管放电Z箍缩机制获得13.5nm(2％带宽)辐射光输出，13.5nm(2％带宽)波长的辐射光能够实现22nm甚至更小的光刻线。在毛细管放电过程中，高电压会使毛细管内沿着内表壁形成一层Xe等离子体壳层，主脉冲放电时通过等离子体的强电流，受自身磁场作用，产生强大的洛仑兹力，使等离子体沿径向箍缩(称之为Z箍缩)。在等离子体压缩的过程中，等离子体同时受到排斥力、欧姆加热，使得等离子体温度升高，碰撞Xe离子产生更高价态的Xe离子，等离子体压缩到半径最小时～300μm，此时将会实现EUV辐射光输出。等离子体压缩到最小半径时毛细管内的等离子体是一个很细的等离子体柱，将这个等离子体柱中的每一个微小段均可视为一个点光源，这个点光源将向四周4π立体角范围内均匀的辐射EUV辐射光，毛细管放电形成的EUV辐射光，经过后续的极紫外光学收集系统，成像在中间焦点(IF)点，从而实现IF点一定功率的13.5nm(2％带宽)辐射光输出。IF点辐射光作为后续光学系统的光源，最终对光刻胶曝光实现32nm甚至更窄的线宽。
毛细管放电过程中等离子体变化是一个动态的过程，实际工作时需要对其状态特别是Xe10+离子产生13.5nm辐射光输出的动态特性有良好的了解，从而改善放电条件，获得更高功率的并且稳定的13.5nm辐射光输出。常规测量采用在毛细管出光口放置快响应的极紫外波段CCD相机动态测量辐射光斑变化，从而分析放电时等离子体状态变化。一方面极紫外波段CCD相机价格非常昂贵，同时同时其响应面积偏小，极紫外波段CCD响应灵敏度要求毛细管辐射光功率大于响应灵敏度，使用时对光源的光功率有较高的要求，使用条件苛刻。
发明内容
本发明为了解决极紫外光刻光源等离子体常规检测方法价格昂贵，使用条件苛刻的问题，提出了YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统。
YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统，它包括毛细管、YAG:Ce荧光屏、聚焦系统、可见光CCD图像传感器和计算机，
毛细管的中心线与聚焦系统的焦点位于同一直线上，可见光CCD图像传感器设置在聚焦系统的焦点处，毛细管发出的极紫外光入射到YAG:Ce荧光屏上，YAG:Ce荧光屏将该极紫外光转换为可见光，该可见光入射到聚焦系统，经聚焦系统聚焦后入射到可见光CCD图像传感器的光敏面上，在该光敏面形成光斑，所述可见光CCD图像传感器将采集到的光斑通过图像输出端输入到计算机。
YAG:Ce荧光屏用于将极紫外辐射光转换为可见光；聚焦系统用于将毛细管内等离子体柱成像于焦点处；可见光CCD图像传感器用于成像焦点处光斑；计算机用于处理可见光CCD图像传感器的成像光斑，并反演推算等离子体状态，从而实现毛细管内等离子体的检测。
本发明采用可见光CCD图像传感器和YAG:Ce荧光屏探测毛细管内等离子体状态，结构简单，且在毛细管出光口放置YAG:Ce荧光屏与现有的采用在毛细管出光口放置快响应的极紫外波段CCD相机相比价格要减少一半。本发明在焦点处光斑功率密度大于可见光CCD图像传感器的响应灵敏度的条件下便可以使用，所以只需根据毛细管辐射功率密度调节光斑大小和聚焦系统收集光角度范围，便可实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测，适用条件简单，使得本发明能够适应于各种条件的极紫外光刻光源等离子体状态的检测。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统的结构示意图；
图2是不同的荧光屏响应极紫外光的对比曲线，曲线A表示LuAG:Pr荧光屏的响应曲线，曲线B表示YAP:Ce荧光屏的响应曲线，曲线C表示CRY18荧光屏的响应曲线，曲线D表示NaI:TI荧光屏的响应曲线，曲线E表示BGO荧光屏的响应曲线，曲线F表示LuAG:Ce荧光屏的响应曲线，曲线G表示YAG:Ce荧光屏的响应曲线，曲线H表示LuAG:Eu荧光屏的响应曲线。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，本实施方式所述的YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统，其特征在于，它包括毛细管1、YAG:Ce荧光屏2、聚焦系统3、可见光CCD图像传感器4和计算机5，
毛细管1的中心线与聚焦系统3的焦点位于同一直线上，可见光CCD图像传感器4设置在聚焦系统3的焦点处，毛细管1发出的极紫外光入射到YAG:Ce荧光屏2上，YAG:Ce荧光屏2将该极紫外光转换为可见光，该可见光入射到聚焦系统3，经聚焦系统3聚焦后入射到可见光CCD图像传感器4的光敏面上，在该光敏面形成光斑，所述可见光CCD图像传感器4将采集到的光斑通过图像输出端输入到计算机5。
本实施方式所述的可见光CCD图像传感器4和计算机5之间通过信号线1相连，所述信号线用于传输脉宽为0～100ns的信号。
本发明采用的的是YAG:Ce荧光屏，不同的荧光屏对辐射光发光强度相应的波长是不同，如图2所示所述YAG:Ce荧光屏对辐射光发光强度相应的波长为200nm到400nm和500nm到700nm之间。
计算机5用于采集可见光CCD图像传感器4的输出信号；计算机5还用于处理反演毛细管内等离子体状态，所述反演毛细管内等离子状态的过程为：等离子体截面是一个圆斑，不同位置辐射光强是不一样的，其通过光学收集系统聚焦后，成像在焦点的光斑形状和相对强度分布与等离子体形状和不同位置的辐射光强是相对应的，因而可以通过计算机测量得到的光斑形状和相对强度分布反演推算获得等离子体状态。
具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一所述的YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统的不同点在于，聚焦系统3为聚焦透镜。

Claims (2)

1.YAG:Ce荧光屏实现毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统，其特征在于，它包括毛细管(1)、YAG:Ce荧光屏(2)、聚焦系统(3)、可见光CCD图像传感器(4)和计算机(5)，
毛细管(1)的中心线与聚焦系统(3)的焦点位于同一直线上，可见光CCD图像传感器(4)设置在聚焦系统(3)的焦点处，毛细管(1)发出的极紫外光入射到YAG:Ce荧光屏(2)上，YAG:Ce荧光屏(2)将该极紫外光转换为可见光，该可见光入射到聚焦系统(3)，经聚焦系统(3)聚焦后入射到可见光CCD图像传感器(4)的光敏面上，在该光敏面形成光斑，所述可见光CCD图像传感器(4)将采集到的光斑通过图像输出端输入到计算机(5)。
2.根据权利要求1所述的采用LuAG-Ce荧光屏实现的毛细管放电极紫外光刻光源等离子体状态检测系统，其特征在于，聚焦系统(3)为聚焦透镜。
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