CN105867076A - 采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统 - Google Patents

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Abstract

采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统，涉及极紫外光刻光源技术，目的是为了解决LDP EUV光源的Sn靶拖动装置无法确保Sn靶与外界处于真空隔离状态的问题。本发明中Sn靶的拖动装置采用磁拖动结构实现，磁拖动结构中的转动电机用于带动电磁铁旋转，电磁铁带动Sn靶旋转，Sn靶为圆形，并能够绕其轴线转动，支撑架为带有磁铁的圆形框架，Sn靶固定在支撑架上，支撑架位于LDP Sn介质EUV光源系统的真空放电室内部，转动电机和电磁铁位于LDP Sn介质EUV光源系统的真空放电室外部。本发明能够实现拖动结构、电源及Sn靶之间的真空隔离，结构简单、控制精度高，适用于LDP Sn介质EUV光源系统。

Description

采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统
技术领域
本发明涉及极紫外光刻光源技术。
背景技术
为实现我国集成电路专用设备跨越式的发展，国家将2020年实现45nm～25nm刻线指定为微电子中长期发展规划，并由此制定了国家科技重大专项02专项。集成电路不同的技术时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为标志的，而推动半导体芯片集成度不断提高、器件特征尺寸不断缩小的源动力是光刻技术的改进和发展。
光刻技术是利用光将掩膜板上的图案烧蚀在半导体晶片上的光刻胶上，经过一系列处理后，便可得到刻蚀在晶片上完整的电路。光刻机分辨率的物理极限R决定了集成电路的最小特征尺寸(Half Pitch,HP)，表示为瑞利判据：
R = k 1 λ N A - - - ( 1 )
式中k1——工艺因子代表了处理过程中的技术难度，数值越小，难度越大；
λ——曝光波长；
NA——投影光刻物镜的数值孔径。
公式(1)体现了提高光刻机精度的大部分方法，可以通过分辨率增强技术减小工艺因子k1，或者减小光刻机曝光波长λ，或者提高数值孔径NA的方法，提高光刻机分辨率R。其中，减小光刻机曝光波长是主要方法之一。随着光刻技术的发展，曝光波长逐渐减小，由最初可见光波段的g线(436nm)和紫外光波段的i线(365nm)发展到了深紫外波段的248nm和193nm，并在此基础上发展了193nm浸没式光刻机。采用双重曝光的193nm浸没式光刻技术已经实现了22nm刻线，并在离轴照明的条件下具有实现16nm刻线的能力，但这一技术将提高曝光过程中掩膜板处理步骤，降低集成电路的刻蚀速率，增加了工作成本。
在此情况下，为了实现更小特征尺寸的集成电路，采用更短曝光波长的13.5nm极紫外(EUV)光刻技术被提出来，其自1988年提出以来便得到了迅速的发展。EUV光源的技术方案主要有激光等离子体(LPP)EUV光源、放电等离子体(DPP)EUV光源及在DPPEUV光源发展起来的激光辅助放电(LDP)EUV光源，这三种光源的共同点均是获得电子温度30eV～50eV的Xe10+或Sn8+～Sn12+等离子体，通过4d-5p或4d-4p和4d-4f跃迁，实现13.5nm辐射光输出。
其中，LDP EUV光源指利用激光预电离Sn介质，产生预电离等离子体，随后快脉冲、大电流放电，Z箍缩预电离等离子体，形成高温高密度等离子体，实现13.5nm辐射光输出。在这一过程中，由于激光打靶固态Sn产生预电离等离子体的过程中，会烧蚀Sn靶，使得激光打靶的过程逐渐发生变化，从而导致放电Z箍缩形成的等离子体状态也会逐渐发生变化，这将导致最终获得13.5nm(2％带宽)辐射输出的功率稳定性降低。在这一条件下，为了保证每一次打靶过程中Sn靶表面状态的稳定，必须每打一次靶后更换Sn靶表面状态，但激光打靶和放电均应处于真空环境中，这就要求转动Sn靶的拖动装置和外界处于真空隔离状态，常规的结构无法实现此方案。
发明内容
本发明的目的是为了解决LDP EUV光源的Sn靶的拖动装置无法确保Sn靶与外界处于真空隔离状态的问题，提供一种采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统。
本发明所述的采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统，其中Sn靶的拖动装置采用磁拖动结构实现，所述磁拖动结构包括转动电机1、电磁铁2和支撑架3，所述LDPSn介质EUV光源系统的Sn靶为圆形，并能够绕其轴线转动，支撑架3为圆形框架，所述圆形框架上设置有磁铁，所述Sn靶固定在支撑架3上，电磁铁2固定在转动电机1的转轴上，且电磁铁2的轴线与转动电机1的转轴线垂直，电磁铁2的轴线与支撑架3所在平面平行，支撑架3位于LDP Sn介质EUV光源系统的真空放电室内部，转动电机1和电磁铁2位于LDP Sn介质EUV光源系统的真空放电室外部。
有益效果：本发明巧妙地利用磁拖动结构实现对Sn靶的控制，能够实现拖动结构、电源及Sn靶之间的真空隔离，结构简单、控制精度高，适用于LDP Sn介质EUV光源系统。
附图说明
图1为实施方式一所述的采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统的结构示意图，其中4表示真空放电室，5表示EUV辐射，6表示高温高密度的等离子体，7表示地电极；
图2为实施方式一中的Sn等离子体极紫外辐射光谱。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统，其中Sn靶的拖动装置采用磁拖动结构实现，所述磁拖动结构包括转动电机1、电磁铁2和支撑架3，所述LDP Sn介质EUV光源系统的Sn靶为圆形，并能够绕其轴线转动，支撑架3为圆形框架，所述圆形框架上设置有磁铁，所述Sn靶固定在支撑架3上，电磁铁2固定在转动电机1的转轴上，且电磁铁2的轴线与转动电机1的转轴线垂直，电磁铁2的轴线与支撑架3所在平面平行，支撑架3位于LDP Sn介质EUV光源系统的真空放电室内部，转动电机1和电磁铁2位于LDP Sn介质EUV光源系统的真空放电室外部。
LDP Sn介质EUV光源系统的结构如图1所示，该光源系统包括电源高压端电极、电源地电极、真空放电室、光源诊断设备(包括光谱仪和极紫外探测器)、Nd:YAG激光器、聚焦系统、以及充配气系统。
电源高压端电极和电源地电极均采用圆盘结构，以追踪国外最新LDP技术电极结构，并且两个电极均位于真空室内，其中，Sn靶即为电源高压端电极，电源地电极采用钨铜电极。放电时，Nd:YAG激光器产生的激光脉冲通过聚焦系统聚焦在电源高压端电极侧面的Sn层上，从而气化并预电离Sn，随后快脉冲高电压加载在两个电极间，大电流流过预电离形成的Sn等离子体，从而Z箍缩Sn等离子体实现13.5nm辐射光输出。转动电机1用于带动电磁铁2转动，电磁铁2对支撑架3上的磁铁产生作用力，带动支撑架3转动，通过对转动电机1进行参数设定，使转动电机1在每次放电后都转动一定角度，使得每一次放电时激光能够聚焦在电源高压端电极上的不同位置，从而提高气化形成的预电离等离子体的稳定性和可重复性。
由于EUV辐射光是沿360度立体辐射，因而在两个电极中间的中心轴附近，可同时采用光谱仪测量光谱分布、采用极紫外探测器测量13.5nm(2％带宽)辐射的动态特性。
充配气系统采用流量计精确控制，从而保证充入真空放电室内的Ar、He等辅助气体稳定可控。
此外，放电室上还需配有低真空、高真空测量系统，用于测量放电室的不同真空度。放电室真空度的维持通过一台无油机械泵和一台分子泵实现。
采用上述光源系统产生的Sn等离子体极紫外辐射光谱如图2所示。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统的进一步限定，本实施方式中，位于电磁铁2和支撑架3之间的放电室的壳体为玻璃窗口。
玻璃窗口不会对磁场产生干扰，使电磁铁对Sn靶的控制更加精确。

Claims (2)

1.采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统，其特征在于，其中Sn靶的拖动装置采用磁拖动结构实现，所述磁拖动结构包括转动电机(1)、电磁铁(2)和支撑架(3)，所述LDP Sn介质EUV光源系统的Sn靶为圆形，并能够绕其轴线转动，支撑架(3)为圆形框架，所述圆形框架上设置有磁铁，所述Sn靶固定在支撑架(3)上，电磁铁(2)固定在转动电机(1)的转轴上，且电磁铁(2)的轴线与转动电机(1)的转轴线垂直，电磁铁(2)的轴线与支撑架(3)所在平面平行，支撑架(3)位于LDP Sn介质EUV光源系统的真空放电室内部，转动电机(1)和电磁铁(2)位于LDP Sn介质EUV光源系统的真空放电室外部。
2.根据权利要求1所述的采用磁拖动结构实现的LDP Sn介质EUV光源系统，其特征在于，位于电磁铁(2)和支撑架(3)之间的放电室的壳体为玻璃窗口。
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