CN104345570B - 极紫外光刻机光源系统及极紫外曝光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述一种低污染的极紫外光刻机光源系统及避免源污染的极紫外曝光方法，其中极紫外光刻机光源系统包括：极紫外光激发源，适于接受激光辐射或高压等离子体而产生极紫外光，在激光辐射中产生凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源；收集器，用于汇聚极紫外光；冷凝器，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间适于极紫外光汇聚。本发明提供的极紫外光刻机光源系统和极紫外曝光方法对光源系统的污染低。

Description

极紫外光刻机光源系统及极紫外曝光方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种极紫外光刻机光源系统及极紫外曝光方法。
背景技术
光刻是一种将所需图形转移至衬底上（通常是衬底的目标区域），从而在不同的器件区或电流区建立图形的工艺过程。具体地，光刻通过曝光将图形成像到设置在衬底表面的光刻胶层（材料为光敏感的抗蚀剂）而实现图形转移。
随着半导体技术的飞速发展，光刻所要曝光的图形特征尺寸越来越小，要求光刻的分辨率越来越高，而光刻的分辨率可以根据瑞利法则给出，如等式(1)所示：
CD=κ1×λ/NA (1)
其中，λ是光刻曝光波长，NA是光刻设备的投影系统的数值孔径，κ1是光刻工艺的调节因子(即瑞利常数)，CD是待曝光图形的特征尺寸(或临界尺寸)。由上式可知，CD的减小可以由三种途径实现：减小曝光波长、增大数值孔径、或减小κ1的值。
为了减小曝光波长来获得较小曝光图形的特征尺寸，极紫外(ExtremeUltraviolet，EUV)光已被研究应用于光刻中。极紫外辐光是波长在5-20纳米范围内的电磁辐射。通过例如激光等离子体（Laser-Produced Plasma，LPP）、或放电等离子体（Discharge-Produced Plasma，DPP）产生极紫外光，并利用极紫外光获得较小的曝光波长。
极紫外光通常通过等离子体产生。用于产生极紫外光的光源系统通常包括：用于激发极紫外光激发源以提供等离子体的源激发模块和用于容纳极紫外光的收集器模块。所述源激发模块通常对极紫外光激发源施加高能激光束或高电压充电，从而产生极紫外光；所述收集器模块可以是反射镜式正入射辐射收集器，用于接收极紫外光并将极紫外光聚焦成束。
但是，现有的极紫外光源在激发极紫外光时，极紫外光激发源无法完全蒸发，极紫外光激发源会部分转换成凝聚态颗粒，从而污染产生极紫外光的光源系统和极紫外曝光的其他部件。
发明内容
本发明解决的问题是本发明解决的问题是提供一种极紫外光刻机光源系统及极紫外曝光方法，降低凝聚态颗粒污染产生极紫外光的光源系统的风险。
为解决上述问题，本发明提供一种极紫外光刻机光源系统，包括：激光辐射装置，适于提供激光辐射；极紫外光激发源，适于接受激光辐射而产生极紫外光，在激光辐射中产生凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源；收集器，用于汇聚极紫外光；冷凝器，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间适于极紫外光汇聚。
可选的，所述冷凝器的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
可选的，所述激光辐射为脉冲模式或持续模式。
可选的，所述收集器包括若干反射镜，当所述激光辐射为脉冲模式时，所述反射镜在收集极紫外光时配置成反射态和非反射态，其中，所述反射态适于反射极紫外光；非反射态适于躲避凝聚态颗粒污染；其中，凝聚态颗粒于激光辐射后T时间到达收集器。
可选的，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动反射面与凝聚态颗粒飞行方向平行。
可选的，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于激光脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
可选的，所述激光辐射为脉冲模式，所述反射镜配置为非反射态的时间为与脉冲持续时间滞后T时间，所述T时间在范围2毫秒至12毫秒。
可选的，所述极紫外光激发源材料为Xe、Sn或Li。
可选的，所述反射镜材料为钼、钼合金、硅、钌或钌合金；或所述反射镜基体为硅，且基体表面镀有多层硅钼膜、钼合金、钌或钌合金膜层结构。
可选的，还包括：设置于收集器外围的凝聚态颗粒收集器。
本发明还提供一种极紫外光刻机光源系统，包括：高压放电等离子体施加装置，适于施加高电压；极紫外光激发源，适于接受高电压放电而产生极紫外光，所述极紫外光激发源在高电压放电中产生凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源；收集器，用于汇聚极紫外光；冷凝器，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间适于极紫外光汇聚。
可选的，所述冷凝器的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
可选的，所述施加高电压为脉冲模式或持续模式。
可选的，所述收集器包括若干反射镜，所述反射镜在收集极紫外光时配置成反射态和非反射态，其中，所述反射态适于反射极紫外光；非反射态适于躲避凝聚态颗粒污染；其中，凝聚态颗粒于高电压放电后T2时间到达收集器。
可选的，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒飞行方向。
可选的，当所述高电压施加为脉冲模式时，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
可选的，所述高电压施加为脉冲模式，脉冲持续时间为1纳秒至1毫秒，所述反射镜配置为非反射态的时间以T2时间滞后于脉冲持续时间，所述T2时间在范围2毫秒至12毫秒。
可选的，所述极紫外光激发源材料为Xe、Sn或Li。
可选的，所述反射镜材料为钼、钼合金、硅、钌或钌合金；或所述反射镜基体为硅，且基体表面镀有多层硅钼膜、钼合金、钌或钌合金膜层结构。
可选的，还包括：设置于收集器外围的凝聚态颗粒收集器。
本发明还提供一种极紫外曝光方法，包括：采用极紫外光刻机光源系统产生极紫外光，极紫外光激发源在激光辐射中产生凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源；采用冷凝器冷凝凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间适于极紫外光汇聚。
可选的，所述冷凝器的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
可选的，还包括：在激发极紫外光激发源产生极紫外光时，极紫外光刻机光源系统的反射镜配置成反射态，所述反射态适于反射极紫外光；在激发极紫外光激发源产生极紫外光后，极紫外光刻机光源系统的反射镜配置成非反射态，所述非反射态适于躲避凝聚态颗粒污染。
可选的，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒飞行方向。
可选的，当通过激光等离子体模式激发极紫外光激发源产生极紫外光时，激光为脉冲模式，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
可选的，当通过放电等离子体模式激发极紫外光激发源产生极紫外光时，放电为脉冲模式，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
可选的，所述极紫外光激发源为Xe、Sn或Li。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的一实施例通过设置冷凝器，将熔滴态的凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免凝聚态颗粒飞溅污染，且凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免了2次污染。
进一步地，当激光辐射为脉冲模式时，本发明的实施例通过反射镜在容纳极紫外光时配置成沿预定轴可动，使得所述反射镜能够躲避凝聚态颗粒污染反射镜的反射面，降低了极紫外曝光设备的维护成本。
进一步的，当激光辐射为脉冲模式时，所述反射镜沿预定轴可动适于配置成反射态和非反射态，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒的飞行方向，能够使得凝聚态颗粒污染所述反射镜的反射面尽可能小。
此外，当激光辐射为脉冲模式时，所述反射镜处于反射态和非反射态与入射激光束的脉冲模式对应，根据入射激光束的脉冲持续时间、入射激光束入射时间、射激光束的速度、极紫外光的速度、极紫外光源系统部件的设计尺寸、极紫外光激发源种类、凝聚态颗粒尺寸等参数设置非反射态和非反射态的时间，且反射镜处于反射态的时间为大于入射激光束的脉冲时间且小于凝聚态颗粒开始到达反射镜的时间，反射镜处于非反射态的时间需要大于凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间，进一步降低凝聚态颗粒污染。
本发明的一实施例通过反射镜在容纳极紫外光时配置成反射态和非放射态，使得所述反射镜在正常汇聚极紫外光的同时，能够躲避高电压产生的凝聚态颗粒污染反射镜的反射面，降低了极紫外曝光设备的维护成本。
进一步的，所述反射镜沿预定轴适于配置成反射态和非反射态，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒飞行方向，能够使得高电压产生的凝聚态颗粒污染所述反射镜的反射面尽可能小。
此外，所述反射镜处于反射态和非反射态与高电压的脉冲模式对应，根据高电压的脉冲持续时间、高电压施加时间、极紫外光的速度、极紫外光源系统部件的设计尺寸、极紫外光激发源种类、凝聚态颗粒尺寸等参数设置非反射态和非反射态的时间，且反射镜处于反射态的时间为大于高电压的脉冲时间且小于凝聚态颗粒开始到达反射镜的时间，反射镜处于非反射态的时间需要大于凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间，进一步降低凝聚态颗粒污染。
本发明提供的极紫外曝光方法实施例通过在激发极紫外光激发源产生极紫外光时，采用冷凝器冷凝凝聚态颗粒，将熔滴态的凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免凝聚态颗粒飞溅污染，且凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免了2次污染。
进一步的，极紫外光源系统的反射镜配置成反射态；在激发极紫外光激发源产生极紫外光后，极紫外光源系统的反射镜配置成非反射态，使得所述反射镜能够躲避凝聚态颗粒污染反射镜的反射面，降低了极紫外曝光设备的维护成本。
附图说明
图1为对极紫外光激发源施加高能激光束产生极紫外光的极紫外光刻机光源系统的示意图；
图2为本发明一实施例的极紫外光刻机光源系统的示意图；
图3为本发明另一实施例的极紫外光刻机光源系统的示意图，其中(a)为反射态示意图，(b)为非放射态示意图；
图4为本发明一实施例的入射激光束的脉冲、凝聚态颗粒污染时间及反射镜处于反射态和非反射态的关系示意图；其中(a)为入射激光束的脉冲频率示意图；(b)为凝聚态颗粒污染时间示意图；(c)为反射镜处于反射态的示意图；(d)为反射镜处于非反射态的示意图；
图5为本发明另一实施例的极紫外光刻机光源系统的示意图；
图6为对极紫外光激发源施加脉冲式高电压充电产生极紫外光的极紫外光源系统的示意图；
图7为本发明又一实施例的极紫外光刻机光源系统的示意图；
图8为本发明又一实施例的极紫外光刻机光源系统的示意图，其中(a)为反射态示意图，(b)为非放射态示意图；
图9为本发明一实施例的高电压的脉冲、凝聚态颗粒污染时间及反射镜处于反射态和非反射态的关系图；其中(a)为高电压的脉冲频率示意图；(b)为凝聚态颗粒污染时间示意图；(c)为反射镜处于反射态的示意图；(d)为反射镜处于非反射态的示意图；
图10为又一实施例的极紫外光刻机光源系统的示意图。
具体实施方式
极紫外光通常通过等离子体产生。用于产生极紫外光的光源系统通常包括：用于激发极紫外光激发源以提供等离子体的源激发模块和用于容纳极紫外光的收集器模块。所述源激发模块通常对极紫外光激发源施加高能激光束或高电压充电，从而产生等离子体，所述等离子体辐射出极紫外光；所述收集器模块可以是反射镜式正入射辐射收集器，用于接收极紫外光并将极紫外光聚焦成束。
极紫外光激发源通常为金属(例如锡)的颗粒，或气体（例如氙气），或蒸汽流(例如锂蒸汽)，在对极紫外光激发源激发时，极紫外光激发源的激发通常是不完全的。极紫外光激发源在激发不完全的状态下，会产生凝聚态颗粒（Droplets），凝聚态颗粒会无规则的四处飞溅，当凝聚态颗粒入射至极紫外曝光设备内的收集器反射面表面，减小收集器表面的反射率，或粘附在收集器表面造成污染；当凝聚态颗粒沿极紫外光汇聚方向飞溅时，可能会玷污极紫外曝光设备的其他部件，导致清洁成本上升。
针对上述缺陷进行研究后，发现凝聚态颗粒为熔滴态，四处飞溅会污染极紫外曝光设备内部部件，且熔滴态的凝聚态颗粒落到部件表面，还会下滴，造成2次污染。
根据上述的研究结果，本发明一实施例提供一种具有冷凝器的极紫外光刻光源系统，包括：极紫外光产生装置，用于产生极紫外光，在产生极紫外光中凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源；收集器，用于汇聚极紫外光；冷凝器，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，极紫外光在所述空间汇聚。
所述冷凝器用于将凝聚态颗粒冷凝，将熔滴态的凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免凝聚态颗粒飞溅污染，且凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免了2次污染。
具体地，所述冷凝器的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
在另一实施例中，所述具有冷凝器的极紫外光刻光源系统，还包括：收集器的反射镜可动的极紫外光刻光源系统，可以有效的反射极紫外光且能够降低凝聚态颗粒污染风险，具体地，所述反射镜适于配置成反射态和非反射态，其中，当极紫外光激发源被激发时，所述反射镜配置成反射态，所述反射态适于反射极紫外光；当极紫外光激发源被激发后，所述反射镜配置成非反射态，非反射态适于躲避凝聚态颗粒污染。从而避免收集器被污染。
具体地，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动反射面与凝聚态颗粒飞行方向平行。从而可以降低凝聚态颗粒落到反射镜反射面的概率，降低所述反射镜被污染的风险。
其中，所述反射镜材料为钼、钼合金、硅、钌或钌合金；或所述反射镜基体为硅，且基体表面镀有多层硅钼膜、钼合金、钌或钌合金膜层结构。
所述反射镜可动可以为沿预定轴转动，所述预定轴可以为所述反射镜的中轴线、或为极紫外光激发源的中心线、或为位于极紫外光源系统的任一直线，所述预定轴的选择只需考虑所述反射镜沿所述预定轴转动时较少被凝聚态颗粒污染，本领域的技术人员可以根据实际的极紫外光源系统选择预定轴，在此特意说明，不应过分限制本发明的保护范围。
所述反射镜可动可以通过设置额外的控制装置，通过电学控制、磁性控制、或力学控制来控制所述反射镜可动。
从而在冷凝凝聚态颗粒的同时，所述反射镜还可以可动躲避凝聚态颗粒污染，进一步净化了极紫外曝光设备的内部环境，提高极紫外曝光设备使用寿命和使用周期，降低维护成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例1
图1示出对极紫外光激发源施加高能激光束产生极紫外光的极紫外光刻机光源系统的示意图，对极紫外光激发源施加高能激光束产生极紫外光（即激光等离子体模式）具体过程为：通过激光束照射极紫外光激发源产生等离子体，等离子体辐射出极紫外光；在本实施例中，极紫外光刻机光源系统的极紫外光源系统包括：极紫外光激发源200，所述极紫外光激发源为Xe、Sn或Li；激光辐射装置230，所述激光辐射装置230适于提供激光辐射，所述激光辐射用于加热极紫外光激发源产生等离子体210，所述激光辐射装置为CO2激光器，激发波长为10.6微米的激光；所述等离子体210辐射出极紫外光；设置于极紫外光激发源200周边的收集器220，所述收集器220，用于将极紫外光聚焦。
由之前分析可知，极紫外光激发源的激发通常是不完全的，极紫外光激发源激发后产生凝聚态颗粒240，凝聚态颗粒240可能会入射至极紫外曝光设备内的收集器220表面或其他光学器件表面，减小收集器220表面的反射率，或粘附在收集器220表面造成污染。
针对凝聚态颗粒产生机制进行进一步研究后，发现凝聚态颗粒为熔滴态，四处飞溅污染极紫外曝光设备内部部件，且熔滴态的凝聚态颗粒落到部件表面，还会下滴，造成2次污染。
根据上述的研究结果，请参考图2，本发明一实施例提供一种具有冷凝器的极紫外光刻光源系统，包括：极紫外光激发源300，所述极紫外光激发源为Xe、Sn或Li；激光辐射装置301，所述激光辐射装置301适于提供激光辐射，所述激光辐射用于加热极紫外光激发源产生等离子体310，作为一实例，所述激光辐射装置为CO2激光器，激发波长为10.6微米的激光；所述等离子体310辐射出极紫外光；收集器320，用于汇聚极紫外光；冷凝器330，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒302，其中，所述冷凝器330环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间用以极紫外光汇聚。
所述冷凝器330用于将凝聚态颗粒冷凝，将熔滴态的凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免凝聚态颗粒飞溅污染，且凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免了2次污染。
具体地，所述冷凝器330的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
在一实施例中，所述冷凝器330为沿极紫外光汇聚方向围绕成空腔，所述冷凝器330环绕空腔构成外墙，极紫外光在空腔内汇聚于焦点或虚焦点。所述冷凝器330将凝聚态颗粒冷凝于空腔内壁的所述冷凝器330表面。
在一实施例中，所述冷凝器330为施加有冷凝材料的管道，所述管道围绕极紫外光汇聚方向的极紫外曝光设备的腔室，管道内通入有冷却水、液氮、或液氦等冷凝材料，使得凝聚态颗粒冷凝于管道表面。
还需要说明的是，针对凝聚态颗粒形成机制进行进一步研究后，发现极紫外光激发源的激发与凝聚态颗粒污染收集器表面存在时间延迟。由于光速为108米/秒，而凝聚态颗粒的速度约为1米/秒至5米/秒，凝聚态颗粒的速度远小于光速，且极紫外光激发源距离收集器有预设距离，当极紫外光到达收集器表面时，凝聚态颗粒尚未污染收集器，即凝聚态颗粒于激光辐射后T时间到达收集器。
针对上述研究结果，本发明的实施例提供一种具有冷凝器的极紫外光刻光源系统，请参考图3，包括：极紫外光激发源400，所述极紫外光激发源为Xe、Sn或Li；激光辐射装置420，所述激光辐射装置420适于提供激光辐射，所述激光辐射用于加热极紫外光激发源产生等离子体410，所述激光辐射装置为CO2激光器，激发波长为10.6微米的激光；所述等离子体410辐射出极紫外光；收集器，用于汇聚极紫外光；所述收集器包括若干反射镜401，所述反射镜401在收集极紫外光时配置成反射态和非反射态，其中，所述反射态适于反射极紫外光；非反射态适于躲避凝聚态颗粒402污染，即激光辐射后，反射镜被配置成反射态，用以汇聚极紫外光；在激光辐射后，在T时间内，反射镜被配置成非反射态，由于凝聚态颗粒402于激光辐射后T时间到达收集器，此时反射镜适于躲避凝聚态颗粒402污染；冷凝器430，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒402，其中，所述冷凝器430环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间用以极紫外光汇聚。
需要说明的是，T时间受入射激光束的脉冲持续时间、入射激光束入射时间、入射激光束的速度、极紫外光的速度、极紫外光源系统部件的设计尺寸、极紫外光激发源种类、凝聚态颗粒尺寸制约。
具体地，若干的反射镜401沿极紫外光激发源400布置，若干的反射镜401组成的收集器能够将极紫外光收集并聚焦于中间焦点或聚焦于虚源点。
具体地，所述放射镜401数量为2、3、4……7…10…；需要说明的是，所述反射镜数量越多，可动躲避凝聚态颗粒402污染效果更佳，但是数量多也会导致成本上升、反射控制难度增加和反射效率降低；本领域的技术人员可以根据实际的紫外曝光需求选择放射镜401数量，在此特意说明，不应过分限制本发明的保护范围。所述反射镜401材料为钼、钼合金、硅、钌或钌合金；或所述反射镜401基体为硅，且基体表面镀有多层硅钼膜、钼合金、钌或钌合金膜层结构。
本发明实施例提供的极紫外光源系统还包括：用于产生极紫外光的极紫外光产生装置，所述极紫外光产生装置包括激光辐射装置420和极紫外光激发源400，所述极紫外光产生装置通过激光束照射极紫外光激发源400产生等离子体410，等离子体410辐射出极紫外光。需要说明的是，所述极紫外光产生装置也可以与极紫外光源系统独立或设置于极紫外光源系统内。
请依旧参考图3，图3中的(a)为所述反射镜401配置成反射态的示意图，极紫外光产生装置的激光辐射装置420发出激发等离子体410的激光束为脉冲模式，当激光束处于入射时间时，激光束入射至极紫外光激发源400上，产生等离子体，等离子体410辐射出极紫外光；与此同时，若干反射镜401的反射面正对极紫外光，组成反射状态，例如为弧线反射面；将极紫外光汇聚于汇聚点。
图3中的(b)为所述反射镜401配置成非反射态的示意图，当激光束处于停止入射时间时或入射后一段时间内，所述反射镜配置成非反射态，在一实施例中，即将若干反射镜401的反射面转动至凝聚态颗粒402飞行方向，从而躲避凝聚态颗粒402污染。
还需要说明的是，为了更好的躲避凝聚态颗粒402污染，在另一实施例中，所述反射镜401处于反射态和非反射态与入射激光束的脉冲模式对应，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于激光脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
具体地，所述激光辐射为脉冲模式，所述反射镜配置为非反射态的时间为与脉冲持续时间滞后T时间，所述T时间在范围2毫秒至12毫秒。
经研究发现，极紫外光激发源的激发与凝聚态颗粒污染反射镜401表面存在时间延迟。由于光速为108米/秒，而凝聚态颗粒的速度约为1米/秒至5米/秒，且极紫外光激发源距离收集器有预设距离，在本实施例中，收集器的腔室尺寸为10厘米至30厘米；根据上述数据，可以获得凝聚态颗粒到达反射镜所需时间约为20毫秒至60毫秒。
根据上述数据，请参考图4，图4为入射激光束的脉冲、凝聚态颗粒污染时间及反射镜处于反射态和非反射态的关系图，本实施例的采用入射激光束的脉冲持续时间为1纳秒至1微秒、凝聚态颗粒到达反射镜的时间为10微秒，做示范性说明，图4中的(a)为入射激光束的脉冲频率图，入射激光束的脉冲为1纳秒至1微秒；对应的，图4中的(b)为凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间，其中，在本实施例中，凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间为入射激光束后的10微秒后开始到达反射镜；因此，对应地，图4中的(c)为反射镜处于反射态的示意图，由于反射镜需要容纳极紫外光，因此，反射镜处于反射态的时间为大于入射激光束的脉冲持续时间且小于凝聚态颗粒开始到达反射镜的时间；对应地，图4中的(d)为反射镜处于非反射态的示意图，反射镜需要在凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间内处于非反射状态，因此，反射镜处于非反射态的时间需要大于凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间；然后在下一个入射激光束的脉冲时进入至反射态。
其中，具体地反射镜处于反射态和非反射态的时间需要根据入射激光束的脉冲持续时间、入射激光束入射时间、入射激光束的速度、极紫外光的速度、极紫外光源系统部件的设计尺寸、极紫外光激发源种类、凝聚态颗粒尺寸等参数设置。例如设置额外的控制装置，通过电学控制、磁性控制、或力学控制来控制所述反射镜在反射态和非反射态转变；当所述激光辐射为脉冲模式，使得所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于激光脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
具体地，反射镜处于反射态的时间为大于入射激光束的脉冲时间且小于凝聚态颗粒开始到达反射镜的时间，反射镜处于非反射态的时间需要大于凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间；然后在下一个入射激光束的脉冲时进入至反射态。
作为一实例，当入射激光束脉冲持续时间为1纳秒至1毫秒，所述反射镜配置为非反射态的时间为与脉冲持续时间滞后2毫秒至12毫秒。
还需要说明的是，请参考图5，本发明实施例还可以包括设置于收集器外围的凝聚态颗粒收集器540，所述凝聚态颗粒收集器用于捕获飞出极紫外光激发源的凝聚态颗粒502，以避免凝聚态颗粒502污染极紫外曝光设备的其他部件。
所述凝聚态颗粒收集器540可以为设置于收集器外部且包围收集器碗状结构或框状结构，当凝聚态颗粒从反射镜与反射镜的间隙中飞出时，所述凝聚态颗粒收集器540可以捕获凝聚态颗粒502，从而避免凝聚态颗粒502污染极紫外曝光设备的其他部件。
在另一实施例中，所述激光辐射为持续模式，当所述激光辐射为持续模式时，收集器为可动或不可动，可选的，所述收集器为固定汇聚极紫外光，即所述收集器的若干反射镜为固定模式。
本发明的实施例通过设置冷凝器，将熔滴态的凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免凝聚态颗粒飞溅污染，且凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免了2次污染。
进一步地，当激光辐射为脉冲模式时，本发明的实施例通过反射镜在容纳极紫外光时配置成沿预定轴可动，使得所述反射镜能够躲避凝聚态颗粒污染反射镜的反射面，降低了极紫外曝光设备的维护成本。
进一步的，当激光辐射为脉冲模式时，所述反射镜沿预定轴可动适于配置成反射态和非反射态，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒的飞行方向，能够使得凝聚态颗粒污染所述反射镜的反射面尽可能小。
此外，当激光辐射为脉冲模式时，所述反射镜处于反射态和非反射态与入射激光束的脉冲模式对应，根据入射激光束的脉冲持续时间、入射激光束入射时间、射激光束的速度、极紫外光的速度、极紫外光源系统部件的设计尺寸、极紫外光激发源种类、凝聚态颗粒尺寸等参数设置非反射态和非反射态的时间，且反射镜处于反射态的时间为大于入射激光束的脉冲时间且小于凝聚态颗粒开始到达反射镜的时间，反射镜处于非反射态的时间需要大于凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间，进一步降低凝聚态颗粒污染。
实施例2
图6示出对极紫外光激发源施加脉冲式高电压充电产生极紫外光的极紫外光源系统的示意图，对极紫外光激发源施加高电压充电产生极紫外光（即放电等离子体模式）具体过程为：通过高电压充电极紫外光激发源产生等离子体，等离子体辐射出极紫外光。在本实施例中，极紫外光源系统包括：极紫外光激发源602，所述极紫外光激发源为Xe、Sn或Li；高压放电等离子体施加装置601，所述高压设备601施加脉冲式高电压充电极紫外光激发源602产生等离子体603；所述等离子体603辐射出极紫外光；设置于极紫外光激发源602周边的收集器604，所述收集器604，用于将极紫外光聚焦。
由之前分析可知，极紫外光激发源的激发通常是不完全的，极紫外光激发源不完全激发会产生凝聚态颗粒605，凝聚态颗粒605可能会入射至极紫外曝光设备内的收集器604表面或其他光学器件表面，减小收集器604表面的反射率，或粘附在收集器604表面造成污染。
针对上述缺陷进行进一步研究后，发现凝聚态颗粒为熔滴态，四处飞溅会沾污极紫外曝光设备内部部件，且熔滴态的凝聚态颗粒落到部件表面，还会下滴，造成2次玷污。
根据上述的研究结果，请参考图7，本发明一实施例提供一种具有冷凝器的极紫外光刻光源系统，包括：极紫外光激发源702，所述极紫外光激发源为Xe、Sn或Li；高压放电等离子体施加装置701，所述高压放电等离子体施加装置701施加脉冲式高电压充电极紫外光激发源702产生等离子体703；所述等离子体703辐射出极紫外光；设置于极紫外光激发源702周边的收集器704，所述收集器704，用于将极紫外光汇聚；冷凝器730，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒705，其中，所述冷凝器730环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间用以极紫外光汇聚。
所述冷凝器730用于将凝聚态颗粒冷凝，将熔滴态的凝聚态颗粒705凝固在所述冷凝器表面，避免凝聚态颗粒705飞溅污染，且凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免了2次污染。
具体地，所述冷凝器730的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
在一实施例中，所述冷凝器730为沿极紫外光汇聚方向围绕成空腔，所述冷凝器730环绕空腔构成外墙，极紫外光在空腔内汇聚于焦点或虚焦点。所述冷凝器730将凝聚态颗粒705冷凝于空腔内壁的所述冷凝器730表面。
在一实施例中，所述冷凝器730为施加有冷凝材料的管道，所述管道围绕极紫外光汇聚方向的极紫外曝光设备的腔室，管道内通入有冷却水、液氮、或液氦等冷凝材料，使得凝聚态颗粒冷凝于管道表面。
进一步地，针对凝聚态颗粒产生机制进行进一步研究后，发现极紫外光激发源的激发与凝聚态颗粒污染收集器表面存在时间延迟。由于光速为108米/秒，而凝聚态颗粒的速度约为1米/秒至5米/秒，凝聚态颗粒的速度远小于光速，且极紫外光激发源距离收集器有预设距离，当极紫外光到达收集器表面时，凝聚态颗粒尚未污染收集器，即凝聚态颗粒于高电压放电后T2时间到达收集器。
针对上述缺陷，本发明的实施例提供一种极紫外光源系统，请参考图8，包括：收集器，用于容纳极紫外光；其中，所述收集器包括若干反射镜801，所述反射镜801在容纳极紫外光时可动。
具体地，若干的反射镜801沿等离子体803布置，若干的反射镜801组成的收集器能够将极紫外光收集并聚焦于中间焦点或聚焦于虚源点。
具体地，所述放射镜801数量为2、3、4…7…10…；需要说明的是，所述反射镜数量越多，可动躲避凝聚态颗粒804污染效果更佳，但是数量多也会导致成本上升且反射效率降低；本领域的技术人员可以根据实际的紫外曝光需求选择放射镜801数量，在此特意说明，不应过分限制本发明的保护范围。所述反射镜801材料为钼、钼合金、硅、钌或钌合金；或所述反射镜801基体为硅，且基体表面镀有多层硅钼膜、钼合金、钌或钌合金膜层结构。
在本实施例中，所述反射镜801可动适于配置成反射态和非反射态，其中，所述反射态适于反射极紫外光；非反射态适于躲避凝聚态颗粒804污染。
作为一实施例，所述高电压施加为脉冲模式，脉冲持续时间为1纳秒至1毫秒，所述反射镜配置为非反射态的时间以T2时间滞后于脉冲持续时间，所述T2时间在范围2毫秒至12毫秒。
T2与高电压的脉冲模式对应，根据高电压的脉冲持续时间、高电压施加时间、极紫外光的速度、极紫外光源系统部件的设计尺寸、极紫外光激发源种类、凝聚态颗粒尺寸等参数制约。
图8中的(a)为所述反射镜801配置成反射态的示意图，采用脉冲式高电压对极紫外光激发源802充电，当高电压施加在极紫外光激发源802时，极紫外光激发源受到高电压产生等离子体803，等离子体803辐射出极紫外光；与此同时，若干反射镜801的反射面正对极紫外光，若干反射镜801组成反射状态，例如为弧线反射面；将极紫外光汇聚于汇聚点。
图8中的(b)为所述反射镜801配置成非反射态的示意图，当高电压停止施加在极紫外光激发源802时，所述反射镜配置成非反射态，在一实施例中，即将若干反射镜801的反射面转动至凝聚态颗粒804飞行方向，从而躲避凝聚态颗粒污染804。
还需要说明的是，为了更好的躲避凝聚态颗粒804污染，在另一实施例中，所述反射镜801处于反射态和非反射态与高电压的脉冲模式对应，所述高电压施加为脉冲模式时，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒804飞行方向。
经研究发现，极紫外光激发源的激发与凝聚态颗粒污染反射镜801表面存在时间延迟。由于光速为108米/秒，而凝聚态颗粒的速度约为1米/秒至5米/秒，且极紫外光激发源距离收集器有预设距离，在本实施例中，收集器的腔室尺寸为10厘米至30厘米；根据上述数据，可以获得凝聚态颗粒到达反射镜501所需时间约为20毫秒至60毫秒。
根据上述数据，请参考图9，图9为高电压的脉冲、凝聚态颗粒污染时间及反射镜处于反射态和非反射态的关系图，本实施例的采用高电压的脉冲持续时间小于10微秒，凝聚态颗粒到达反射镜的时间为10微秒、做示范性说明，图9中的(a)为高电压的脉冲示意图，高电压的脉冲持续时间小于10微秒；对应的，图9中的(b)为凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间，其中，在本实施例中，凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间为入射激光束后的10微秒后开始到达反射镜；因此，对应地，图9中的(c)为反射镜处于反射态的示意图，由于反射镜需要容纳极紫外光，因此，反射镜处于反射态的时间为大于高电压的脉冲持续时间且小于凝聚态颗粒开始到达反射镜的时间；对应地，图9中的(d)为反射镜处于非反射态的示意图，反射镜需要在凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间内处于非反射状态，因此，反射镜处于非反射态的时间需要大于凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间；然后在下一个高电压的脉冲时进入至反射态。
具体地，作为一实施例，所述高电压施加为脉冲模式，脉冲持续时间为1纳秒至1毫秒，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间的2毫秒至12毫秒。
其中，具体地反射镜处于反射态和非反射态的时间需要根据高电压的脉冲持续时间、高电压施加时间、极紫外光的速度、极紫外光源系统部件的设计尺寸、极紫外光激发源种类、凝聚态颗粒尺寸等参数设置；例如设置额外的控制装置，通过电学控制、磁性控制、或力学控制来控制所述反射镜在反射态和非反射态转变。
还需要说明的是，请参考图10，本发明实施例还可以包括设置于收集器外围的凝聚态颗粒收集器940，所述凝聚态颗粒收集器用于捕获飞出极紫外光激发源902的凝聚态颗粒904，以避免凝聚态颗粒904污染极紫外曝光设备的其他部件。
所述凝聚态颗粒收集器940可以为设置于收集器外部且包围收集器碗状结构或框状结构，当凝聚态颗粒904从反射镜901与反射镜901的间隙中飞出时，所述凝聚态颗粒收集器940可以捕获凝聚态颗粒904，从而避免凝聚态颗粒904污染极紫外曝光设备的其他部件。
本发明的实施例通过反射镜在容纳极紫外光时配置成反射态和非放射态，使得所述反射镜在正常汇聚极紫外光的同时，能够躲避凝聚态颗粒污染反射镜的反射面，降低了极紫外曝光设备的维护成本。
进一步的，所述反射镜沿预定轴适于配置成反射态和非反射态，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒飞行方向，能够使得凝聚态颗粒污染所述反射镜的反射面尽可能小。
此外，所述反射镜处于反射态和非反射态与高电压的脉冲模式对应，根据高电压的脉冲持续时间、高电压施加时间、极紫外光的速度、极紫外光源系统部件的设计尺寸、极紫外光激发源种类、凝聚态颗粒尺寸等参数设置非反射态和非反射态的时间，且反射镜处于反射态的时间为大于高电压的脉冲时间且小于凝聚态颗粒开始到达反射镜的时间，反射镜处于非反射态的时间需要大于凝聚态颗粒可能会污染反射镜的时间，进一步降低凝聚态颗粒污染。
实施例3
本发明的还提供一种极紫外曝光方法，包括：采用极紫外光刻机光源系统产生极紫外光，极紫外光激发源在激光辐射中产生凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源；采用冷凝器冷凝凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间适于极紫外光汇聚。
其中，所述冷凝器用于将凝聚态颗粒冷凝，将熔滴态的凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免凝聚态颗粒飞溅污染，且凝聚态颗粒凝固在所述冷凝器表面，避免了2次污染。
具体地，所述冷凝器的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
在一实施例中，所述冷凝器为沿极紫外光汇聚方向围绕成空腔，所述冷凝器环绕空腔构成外墙，极紫外光在空腔内汇聚于焦点或虚焦点。所述冷凝器将凝聚态颗粒冷凝于空腔内壁的所述冷凝器表面。
在一实施例中，所述冷凝器为施加有冷凝材料的管道，所述管道围绕极紫外光汇聚方向的极紫外曝光设备的腔室，管道内通入有冷却水、液氮、或液氦等冷凝材料，使得凝聚态颗粒冷凝于管道表面。
所述极紫外光源系统可以是实施例1或实施例2中的极紫外光刻机光源系统，请参考实施例1或实施例2的描述，在这里不再赘述。
其中，所述反射态适于反射极紫外光；非反射态适于躲避凝聚态颗粒污染。当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒飞行方向或转动至非反射面正对凝聚态颗粒飞行方向。具体地描述也请参考实施例1或实施例2中相应描述，在这里不再赘述。
作为一实施例，当极紫外光产生装置通过激光等离子体模式激发极紫外光激发源产生极紫外光时，激光为脉冲模式，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
作为另一实施例，当极紫外光产生装置通过放电等离子体模式激发极紫外光激发源产生极紫外光时，放电为脉冲模式，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
还需要说明的是，做为一实施例，本发明实施例还可以在收集器外围设置于凝聚态颗粒收集器，所述凝聚态颗粒收集器用于捕获飞出极紫外光激发源的凝聚态颗粒，以避免凝聚态颗粒污染极紫外曝光设备的其他部件。
其中，所述凝聚态颗粒收集器可以为设置于收集器外部且包围收集器碗状结构或框状结构，当凝聚态颗粒从反射镜与反射镜的间隙中飞出时，所述凝聚态颗粒收集器可以捕获凝聚态颗粒，从而避免凝聚态颗粒污染极紫外曝光设备的其他部件。
本发明的实施例通过在激发极紫外光激发源产生极紫外光时，极紫外光源系统的反射镜配置成反射态；在激发极紫外光激发源产生极紫外光后，极紫外光源系统的反射镜配置成非反射态，使得所述反射镜能够躲避凝聚态颗粒污染反射镜的反射面，降低了极紫外曝光设备的维护成本。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (21)

1.一种极紫外光刻机光源系统，其特征在于，包括：
激光辐射装置，适于提供激光辐射，所述激光辐射为脉冲模式；
极紫外光激发源，适于接受激光辐射而产生极紫外光，在激光辐射中产生凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源；
收集器，用于汇聚极紫外光，所述收集器包括若干反射镜，所述反射镜在收集极紫外光时配置成反射态和非反射态，反射态时所述若干反射镜反射极紫外光，非反射态时所述若干反射镜躲避凝聚态颗粒污染；
冷凝器，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间适于极紫外光汇聚。
2.如权利要求1所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，所述冷凝器的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
3.如权利要求1所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，凝聚态颗粒于激光辐射后T时间到达收集器。
4.如权利要求3所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动反射面与凝聚态颗粒飞行方向平行。
5.如权利要求3所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于激光脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
6.如权利要求5所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，所述反射镜配置为非反射态的时间为与脉冲持续时间滞后T时间，所述T时间在范围2毫秒至12毫秒。
7.如权利要求3所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，所述反射镜材料为钼、钼合金、硅、钌或钌合金；或所述反射镜基体为硅，且基体表面镀有多层硅钼膜、钼合金、钌或钌合金膜层结构。
8.如权利要求1所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，还包括：设置于收集器外围的凝聚态颗粒收集器。
9.一种极紫外光刻机光源系统，其特征在于，
高压放电等离子体施加装置，适于施加高电压，所述施加高电压为脉冲模式；
极紫外光激发源，适于接受高电压放电而产生极紫外光，所述极紫外光激发源在高电压放电中产生凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源；
收集器，用于汇聚极紫外光，所述收集器包括若干反射镜，所述反射镜在收集极紫外光时配置成反射态和非反射态，反射态时所述若干反射镜反射极紫外光，非反射态时所述若干反射镜躲避凝聚态颗粒污染；
冷凝器，用于冷凝飞出的凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间适于极紫外光汇聚。
10.如权利要求9所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，所述冷凝器的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
11.如权利要求9所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，凝聚态颗粒于高电压放电后T2时间到达收集器。
12.如权利要求11所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒飞行方向。
13.如权利要求11所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，当所述高电压施加为脉冲模式时，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
14.如权利要求11所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，脉冲持续时间为1纳秒至1毫秒，所述反射镜配置为非反射态的时间以T2时间滞后于脉冲持续时间，所述T2时间在范围2毫秒至12毫秒。
15.如权利要求11所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，所述反射镜材料为钼、钼合金、硅、钌或钌合金；或所述反射镜基体为硅，且基体表面镀有多层硅钼膜、钼合金、钌或钌合金膜层结构。
16.如权利要求9所述的极紫外光刻机光源系统，其特征在于，还包括：设置于收集器外围的凝聚态颗粒收集器。
17.一种极紫外曝光方法，其特征在于，包括：
采用极紫外光刻机光源系统产生极紫外光，极紫外光激发源在激光辐射中产生凝聚态颗粒飞出极紫外光激发源，所述激光辐射为脉冲模式；
采用冷凝器冷凝凝聚态颗粒，其中，所述冷凝器环绕构成外墙，所述外墙包覆预定空间，所述空间适于极紫外光汇聚；
在激发极紫外光激发源产生极紫外光时，极紫外光刻机光源系统的反射镜配置成反射态，反射态时全部反射镜反射极紫外光；在激发极紫外光激发源产生极紫外光后，极紫外光刻机光源系统的反射镜配置成非反射态，非反射态时全部反射镜躲避凝聚态颗粒污染。
18.如权利要求17所述的极紫外曝光方法，其特征在于，所述冷凝器的内部冷凝材料为：冷却水、液氮、或液氦；或所述冷凝器为电热冷凝式冷凝器。
19.如权利要求17所述的极紫外曝光方法，其特征在于，当所述反射镜配置成反射态时，若干反射镜配置成汇聚极紫外光；当所述反射镜配置成非反射态时，所述反射镜转动至凝聚态颗粒飞行方向。
20.如权利要求17所述的极紫外曝光方法，其特征在于，当通过激光等离子体模式激发极紫外光激发源产生极紫外光时，激光为脉冲模式，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
21.如权利要求17所述的极紫外曝光方法，其特征在于，当通过放电等离子体模式激发极紫外光激发源产生极紫外光时，放电为脉冲模式，所述反射镜配置为非反射态的时间滞后于脉冲持续时间，以躲避凝聚态颗粒飞行方向。
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