CN113433805B - 极紫外光光刻方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种极紫外光光刻方法、系统、计算机设备和存储介质。方法通过获取极紫外光光刻请求；根据极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成液滴靶材对应的高功率激光；将高功率激光作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；将高功率激光和预设电磁场同时作用于激光等离子体，以使激光等离子体维持几何形态和激发状态；采集激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于光刻光源完成极紫外光光刻请求对应的光刻任务。本申请将高功率激光和预设电磁场同时作用于激光等离子体，以使激光等离子体维持几何形态和激发状态，从而可以有效提高光刻光源的发光效率，从而保证紫外光光刻质量。

Description

极紫外光光刻方法和系统

技术领域

本申请涉及集成电路领域，特别是涉及一种极紫外光光刻方法和系统。

背景技术

半导体集成电路自出现发展至今，逐渐在当今社会中占据了不可或缺的地位。半导体集成电路，是指在一个半导体衬底上至少有一个电路块的半导体集成电路系统。半导体集成电路是将晶体管，二极管等等有源元件和电阻器，电容器等无源元件，按照一定的电路互联，“集成”在一块半导体单晶片上，从而完成特定的电路或者系统功能。光刻技术可以将电路图形转移到单晶体上，是现在推动集成电路发展的有效技术。光刻技术发展至今，已经到了极紫外光刻技术(EUV)阶段，在获取极紫外光刻光源的方法中，激光等离子体(LaserProduced Plasma，LPP)光源是最有潜力的一种，这种方法可以获得较高的转换效率以及产生较低的碎屑污染。激光等离子体光源是通过高强度的脉冲激光作用于液滴靶材，让液滴靶材在脉冲激光作用下达到极高温度而产生激光等离子体，上述激光等离子体由于处于高能级状态，会向低能级跃迁或与等离子体中的自由电子结合，从而发出一定波长的光。通过从上述激光等离子体发出的光中收集所需波长的光即可得到激光等离子体光源。

但是传统的LPP光源使用单个主激光脉冲击打靶材液滴，而不控制液滴在主激光脉冲作用后的运动和等离子体的状态，这限制了激光能量的转换率和光束质量。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能保证激光能量的转换率，提高光束质量的极紫外光光刻方法和系统。

一种极紫外光光刻方法，所述方法包括：

获取极紫外光光刻请求；

根据所述极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成所述液滴靶材对应的高功率激光；

将所述高功率激光作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；

将所述高功率激光和预设电磁场同时作用于所述激光等离子体，以稳定所述激光等离子体的几何形态和激发状态；

采集稳定后的所述激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于所述光刻光源完成所述极紫外光光刻请求对应的光刻任务。

在其中一个实施例中，所述高功率激光的频率与所述液滴靶材的滴落频率相匹配。

在其中一个实施例中，所述高功率激光的频率与所述液滴靶材的滴落频率相匹配包括：

所述高功率激光的频率为所述液滴靶材的滴落频率的整数倍或者整分数。

在其中一个实施例中，所述将所述高功率激光作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体包括：

将多路所述高功率激光聚焦作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体。

在其中一个实施例中，所述采集稳定后的所述激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源之前，还包括：

获取所述激光等离子体的漂移数据以及扩散数据；

根据所述漂移数据以及扩散数据调整所述高功率激光的强度以及所述预设电磁场的强度，以得到修正后的激光等离子体；

所述采集稳定后的所述激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源包括：

采集所述修正后的激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源。

在其中一个实施例中，所述激光等离子体包括球壳形的激光等离子体以及月牙形的激光等离子体。

一种极紫外光光刻系统，所述系统包括：

液滴发生模块，用于产生液滴靶材；

高功率激光光源模块，用于生成脉冲激光；

电磁场发生模块，用于产生预设电磁场；

光刻处理器模块，用于获取极紫外光光刻请求；根据所述极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成所述液滴靶材对应的高功率激光；将所述高功率激光作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；将所述高功率激光和预设电磁场同时作用于所述激光等离子体，以稳定所述激光等离子体的几何形态和激发状态；采集稳定后的所述激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于所述光刻光源完成所述极紫外光光刻请求对应的光刻任务。

在其中一个实施例中，所述高功率激光的频率与所述液滴靶材的滴落频率相匹配。

在其中一个实施例中，所述高功率激光的频率为所述液滴靶材的滴落频率的整数倍或者整分数。

在其中一个实施例中，所述光刻处理器模块具体用于：将多路所述高功率激光聚焦作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体。

上述极紫外光光刻方法和系统，通过获取极紫外光光刻请求；根据极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成液滴靶材对应的高功率激光；将高功率激光作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；将高功率激光和预设电磁场同时作用于激光等离子体，以使激光等离子体维持几何形态和激发状态；采集激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于光刻光源完成极紫外光光刻请求对应的光刻任务。本申请先将高功率激光作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体后，将高功率激光和预设电磁场同时作用于激光等离子体，以使激光等离子体维持几何形态和激发状态，从而可以有效提高光刻光源的发光效率，从而保证紫外光光刻质量。

附图说明

图1为一个实施例中极紫外光光刻方法的流程示意图；

图2为一个实施例中对激光等离子体的形态进行调控步骤的流程示意图；

图3为一个实施例中生成激光等离子体的装置的结构主视图；

图4为图3实施例中生成激光等离子体的装置的结构俯视图；

图5为一个实施例中极紫外光光刻系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种极紫外光光刻方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。其中终端具体可以为极紫外光光刻系统。本实施例中，该方法包括以下步骤：

步骤102，获取极紫外光光刻请求。

步骤104，根据极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成液滴靶材对应的多路脉冲激光。

其中，极紫外光光刻即EUV技术，是光刻技术的一种，用于将电路图形转移到单晶体中。而极紫外光光刻请求则是外界向终端102输入相应的请求，以由终端来执行相应的极紫外光光刻任务。而对于液滴靶材，靶材即为高速荷能粒子轰击的目标材料，在本申请中则是指生成光源的材料，即激光聚焦的目标，可以通过将激光照射与靶材上，来产生用于极紫外光光刻的激光等离子体光源。脉冲激光是指通过受激辐射而产生，放大的光，即受激辐射的光放大。特点是单色性极好，发散度极小，亮度(功率)可以达到很高。产生激光需要“激发来源”、“增益介质”以及“共振结构”这三个要素。高功率激光一般是指功率大于1000瓦的激光。

具体地，当用户需要进行极紫外光光刻时，可以通过向终端发送极紫外光光刻请求，来启动光刻进程。而终端则在极紫外光光刻请求后，开启相应的极紫外光光刻进程，而后终端控制相应的模块生成液滴靶材，并生成液滴靶材对应的高功率激光。

步骤106，将高功率激光作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体。

步骤108，将高功率激光和预设电磁场同时作用于激光等离子体，以稳定激光等离子体的几何形态和激发状态。

步骤110，采集稳定后的激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于光刻光源完成极紫外光光刻请求对应的光刻任务。

其中，等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。本申请主要通过液滴靶材等离子体化所形成的激光等离子体，来获取用于极紫外光光刻的光源。激光等离子体由于处于高能级状态，会向低能级跃迁或与等离子体中的自由电子结合，从而发出一定波长的光。通过从上述激光等离子体发出的光中收集所需波长的光即可得到光刻光源。

具体地，当生成液滴靶材以及高功率激光后，可以同时将高功率作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，从而获取激光等离子体，在等离子体生成后，将预设电磁场与高功率激光共同作用于激光等离子体，从而稳定激光等离子体的几何形态和其激发状态。具体地，利用高功率激光与电磁场对等离子体的作用，将等离子体保持在一定的位置，维持其整体一定的形态，同时，利用等离子体吸收激光能量跃迁的性质，将等离子体的激发状态在一定时间内控制在一定的状态，从而控制等离子体在所需的最佳状态。而后从稳定后的激光等离子体所发出的光中搜集光刻所需波长的光，即可得到用于极紫外光光刻的光源，而后通过该光源来完成极紫外光光刻请求所请求的光刻任务。

上述极紫外光光刻方法，通过获取极紫外光光刻请求；根据极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成液滴靶材对应的高功率激光；将高功率激光作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；将高功率激光和预设电磁场同时作用于激光等离子体，以使激光等离子体维持几何形态和激发状态；采集激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于光刻光源完成极紫外光光刻请求对应的光刻任务。本申请先将高功率激光作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体后，将高功率激光和预设电磁场同时作用于激光等离子体，以使激光等离子体维持几何形态和激发状态，从而可以有效提高光刻光源的发光效率，从而保证紫外光光刻质量。

在一个实施例中，高功率激光的频率与液滴靶材的滴落频率相匹配。

具体地，对于液滴靶材的产生过程：可以先对靶材进行加热使其温度达到熔点以上，再通过施加压力使靶材液滴通过液滴发生模块的过滤器达到喷嘴喷出，产生尺寸均匀、频率稳定的靶材液滴串。滴落方向为，脱离液滴发生模块后的靶材液滴的运动方向，可以是受重力作用下的加速滴落运动，也可以是在失重条件下沿原有喷射方向保持匀速滴落运动。高功率激光由高功率激光光源模块产生，而高功率激光的频率与液滴靶材的滴落频率相匹配则是指，一个高功率激光脉冲对应作用于一个靶材液滴。由高功率激光光源模块产生与靶材液滴串频率匹配的高功率激光，是指在极紫外光光刻装置工作之前，对液滴发生模块和高功率激光光源模块中高功率激光器分别进行参数设置，使靶材液滴串频率与高功率激光频率匹配，或者保持其中一个仪器的频率不变，通过设置另一个仪器的频率使二者频率匹配。具体地，靶材液滴串的滴落频率可以通过液滴发生模块中的机械振动调制器进行调制，高功率激光频率可以通过高功率激光光源模块的重复频率参数设置，从而使得高功率激光的频率为液滴靶材的滴落频率的整数倍或者整分数，保证高功率激光能击中液滴靶材。特别地，还可以通过参数设置，使高功率激光频率与靶材液滴串的频率相同，保证每一个高功率激光脉冲都对应作用于一个靶材液滴，每一个靶材液滴都被对应的高功率激光脉冲击打，有利于提高高功率激光的利用率，同时避免靶材液滴的浪费。本实施例中，通过调节高功率激光的频率与液滴靶材的滴落频率，使其互相匹配，可以有效保证高功率激光击中液滴靶材，从而保证激光等离子体的生成效率。

在一个实施例中，步骤106包括：将多路高功率激光聚焦作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体。

具体地，将多路高功率激光聚焦并汇聚于空间中一固定点处，使靶材液滴串在运动过程中经过该位置；通过对各路高功率激光光源进行时序控制，使各路高功率激光脉冲同时达到空间固定点处；对靶材液滴串的起始时间进行设置，使靶材液滴在经过上述空间固定点时，高功率激光脉冲也到达该处，从而使高功率激光作用于靶材液滴而使其等离子体化。本实施例中，通过多路激光的叠加来获得打靶所需的高能量，可以有效提高光刻光源的发光效率，从而保证紫外光光刻质量。

在其中一个实施例中，还通过参数设置，确定不随时间变化的电磁场的最佳空间分布方式和最优数值，能保证尽可能多的激光等离子体被限制在一定的空间区域内。不随时间变化的电磁场可以仅通过相对简单的控制实现，从而可以通过简单的控制实现激光等离子体最佳形态的控制，维持激光等离子体的最佳状态。

而在另外的实施例中，则可以根据激光等离子体的漂移数据以及扩散数据来调整高功率光的强度以及预设电磁场的强度，从而随时地修正激光等离子体的形态。如图2所示，步骤110之前，还包括：

步骤201，获取激光等离子体的漂移数据以及扩散数据。

步骤203，根据漂移数据以及扩散数据调整高功率激光的强度以及预设电磁场的强度，以得到修正后的激光等离子体。

步骤110包括：采集修正后的激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源。

具体地，在其中一个实施例中，本申请用于生成激光等离子体的装置的结构主视图具体可以参照图3所示，俯视图则可以参照图4所示。其中101为靶材液滴发生器，102为打靶腔室，103为高功率激光光源装置，104为靶材液滴串，105为激光作用于液滴后产生的等离子体，106为空间分布的电场，107为空间分布的磁场，2031为第一高功率激光光源装置，2032为第二高功率激光光源装置，2033为第三高功率激光光源装置，2034为第四高功率激光光源装置，2035为第五高功率激光光源装置。如图3所示，在打靶腔室内，由激光作用于靶材液滴产生的激光等离子体105在没有外力作用时会向四周扩散，从而难以实现对等离子体的控制。在空间中加入不随时间变化的电场106和磁场107，从而可以利用电磁场对带电粒子的作用，将等离子体限制在一定区域内，再结合高功率激光作用于靶材后也会对等离子体整体的运动、形状产生一定的影响，从而共同作用维持等离子体的几何形状。其中，电磁场的空间分布不局限于图3中所示，可根据等离子体的实际运动状态设置其分布方式。在另一个实施例中，通过参数设置，直接确定电磁场的最佳空间分布方式、最优数值和变化规律，从而保证尽可能多的等离子体被限制在一定的空间区域内。通过随时间变化的电磁场可以实现对等离子体最佳形态更加精准的控制，维持等离子体的最佳状态。

本实施例中，通过激光等离子体的漂移数据以及扩散数据来确定液滴靶材的形态发展规律，而后调节高功率激光的强度以及预设电磁场的强度，从而有效对激光等离子体的形态进行调控，得到调整后的激光等离子体可以有效保证得到更优形态的激光等离子体，从而保证极紫外光光刻光源的稳定性。

应该理解的是，虽然图1-2中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种极紫外光光刻系统，包括：

液滴发生模块502，用于产生液滴靶材。

高功率激光光源模块504，用于生成脉冲激光。

电磁场发生模块506，用于产生预设电磁场。

光刻处理器模块508，用于获取极紫外光光刻请求；根据极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成液滴靶材对应的高功率激光；将高功率激光作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；将高功率激光和预设电磁场同时作用于激光等离子体，以稳定激光等离子体的几何形态和激发状态；采集稳定后的激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于光刻光源完成极紫外光光刻请求对应的光刻任务。

在其中一个实施例中，高功率激光的频率与液滴靶材的滴落频率相匹配。

在其中一个实施例中，高功率激光的频率为液滴靶材的滴落频率的整数倍或者整分数。

在其中一个实施例中，光刻处理器模块508具体用于：将多路高功率激光聚焦作用于液滴靶材，以使液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体。

在其中一个实施例中，光刻处理器模块508具体用于：获取激光等离子体的漂移数据以及扩散数据；根据漂移数据以及扩散数据调整高功率激光的强度以及预设电磁场的强度，以得到修正后的激光等离子体；采集修正后的激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源。

在其中一个实施例中，激光等离子体包括球壳形的激光等离子体以及月牙形的激光等离子体。

关于极紫外光光刻系统的具体限定可以参见上文中对于极紫外光光刻方法的限定，在此不再赘述。上述极紫外光光刻系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种极紫外光光刻方法，所述方法包括：

获取极紫外光光刻请求；

根据所述极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成所述液滴靶材对应的高功率激光；

将所述高功率激光作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；

将所述高功率激光和预设电磁场同时作用于所述激光等离子体，以稳定所述激光等离子体的几何形态和激发状态；

采集稳定后的所述激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于所述光刻光源完成所述极紫外光光刻请求对应的光刻任务；

所述将所述高功率激光作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体包括：

将多路所述高功率激光聚焦作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；

所述将多路所述高功率激光聚焦作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体包括：

通过对各路高功率激光光源进行时序控制，使各路高功率激光同时达到空间固定点处；

对靶材液滴串的起始时间进行设置，使靶材液滴在经过所述空间固定点时，高功率激光也到达所述空间固定点，从而使所述高功率激光作用于靶材液滴而使所述靶材液滴等离子体化；

所述采集稳定后的所述激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源之前，还包括：

获取所述激光等离子体的漂移数据以及扩散数据；

根据所述漂移数据以及扩散数据确定液滴靶材的形态发展规律，基于所述液滴靶材的形态发展规律调整所述高功率激光的强度以及所述预设电磁场的强度，以将等离子体限制在一定的空间区域内，得到修正后的激光等离子体；

所述采集稳定后的所述激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源包括：

采集所述修正后的激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高功率激光的频率与所述液滴靶材的滴落频率相匹配。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高功率激光的频率与所述液滴靶材的滴落频率相匹配包括：

所述高功率激光的频率为所述液滴靶材的滴落频率的整数倍或者整分数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高功率激光为功率大于1000瓦的激光。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液滴靶材的运动方式为受重力作用下的加速滴落运动。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光等离子体包括球壳形的激光等离子体以及月牙形的激光等离子体。

7.一种极紫外光光刻系统，其特征在于，所述系统包括：

液滴发生模块，用于产生液滴靶材；

高功率激光光源模块，用于生成脉冲激光；

电磁场发生模块，用于产生预设电磁场；

光刻处理器模块，用于获取极紫外光光刻请求；根据所述极紫外光光刻请求生成液滴靶材，并生成所述液滴靶材对应的高功率激光；将所述高功率激光作用于所述液滴靶材，以使所述液滴靶材等离子体化，获取激光等离子体；将所述高功率激光和预设电磁场同时作用于所述激光等离子体，以稳定所述激光等离子体的几何形态和激发状态；采集稳定后的所述激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源，基于所述光刻光源完成所述极紫外光光刻请求对应的光刻任务；

光刻处理器模块，还用于：获取所述激光等离子体的漂移数据以及扩散数据；根据所述漂移数据以及扩散数据确定液滴靶材的形态发展规律，基于所述液滴靶材的形态发展规律调整所述高功率激光的强度以及所述预设电磁场的强度，以将等离子体限制在一定的空间区域内，得到修正后的激光等离子体；采集所述修正后的激光等离子体发射的符合预设要求的光作为光刻光源。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述高功率激光的频率与所述液滴靶材的滴落频率相匹配。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述高功率激光的频率为所述液滴靶材的滴落频率的整数倍或者整分数。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述高功率激光为功率大于1000瓦的激光。

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