Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种13.5nm极紫外光源。
【背景技术】
[0002]为了实现我国超大规模集成电路的跨越式发展，国家将2020年实现45nm?22nm刻线作为我国微电子产业的中长期发展规划，并由此制定了国家科技重大专项02专项。过去的几十年，微电子产业迅速发展，集成电路最小特征尺寸决定了一个晶片上所能集成的晶体管数量，也决定了集成电路运行速度和存储容量。光刻技术作为集成电路的技术基础，是决定集成电路发展速度的一个重要因素。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，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，可以通过分辨率增强技术减小工艺因子kp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。极紫外光刻技术采用13.5nm(2%带宽)福射光作为曝光光源，是最有可能实现16nm节点甚至以下的下一代光刻技术之一。
[0003]对于大规模工业生产(HVM)用EUV光刻机中各种关键部件，例如光源、收集镜、掩膜版、光刻胶等，其性能参数与常规光刻机中的部件相比更为苛刻，检测条件更为复杂，需要采用13.5nm光源检测光源辐射特性及功率稳定性、收集镜表面粗糙度、面型精度、掩膜版精度、光刻胶对13.5nm(2%带宽)辐射响应灵敏度等参数。
[0004]毛细管放电EUV光刻光源是指采用Xe介质，在大电流、快脉冲毛细管放电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，大电流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?300 μ m，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4 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。毛细管放电Z箍缩EUV光源具有较小的光源尺寸、良好的功率稳定性和空间稳定性，同时技术比较简单，但放电时具有较多的碎肩，这可以通过去碎肩系统解决。综上所述，毛细管放电Z箍缩EUV光源具有良好的稳定性，是目前作为检测用EUV光源的主要技术方案之一。
[0005]检测用EUV光源要求结构和操作简便、功率和价格适中、工作成本低廉，同时功率稳定性高，而常规的高功率EUV光源体积庞大、价格昂贵、运行成本高昂，不适合作为检测用光源。因此，开发一种满足检测用的光源变得十分重要，这既符合当前国内技术基础，这也可以为下一步实现大规模工业生产用EUV光源提供技术支撑。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决而常规的高功率EUV光源体积庞大、价格昂贵，不适合用作EUV光刻机各种部件的检测光源的问题，提供一种Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源系统。
[0007]本发明所述的Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源系统包括电源系统、放电室
1、真空室2和光学收集系统3;
[0008]所述电源系统包括触发控制单元、主脉冲电源和预脉冲电源，所述触发控制单元的两个触发信号输出端分别连接主脉冲电源的触发信号输入端和预脉冲电源的触发信号输入端；主脉冲电源包括初级充电电路、中间储能脉冲形成电路和脉冲压缩电路，三相交流电源通过变压器与初级充电电路连接，初级充电电路采用交流调压的充电电路，所述初级充电电路为中间储能脉冲形成电路充电，中间储能脉冲形成电路的输出端通过变压器将能量传递给脉冲压缩电路，该脉冲压缩电路通过磁脉冲压缩网络对脉冲进行压缩陡化；
[0009]所述的放电室I包括主脉冲地电极1-1、预脉冲高压电极1-2、共用电极1-3、外壳1-4和极紫外光源的毛细管1-5 ;所述的主脉冲地电极1-1为所述的极紫外光源的主脉冲电源的地电极，所述的预脉冲高压电极1-2为所述的极紫外光源的预脉冲电源的高压电极，所述共用电极1-3为极紫外光源的主脉冲电源的高压电极和预脉冲电源的地电极的共用电极1-3 ;预脉冲高压电极1-2、共用电极1-3和外壳1-4均为圆管状结构，且中心轴重合；主脉冲地电极1-1、预脉冲高压电极1-2和共用电极1-3的管壁的内、外表面均覆有绝缘层；主脉冲地电极1-1为圆环形，毛细管1-5嵌入在该圆环的中心孔内，主脉冲地电极1-1与毛细管1-5共同覆盖在外壳1-4的开口侧，且连接处密封；共用电极1-3位于外壳1-4内部，预脉冲高压电极1-2位于共用电极1-3内部；外壳1-4内部还设置有冷却系统，用于对预脉冲高压电极1-2和共用电极1-3制冷；
[0010]所述的真空室2与放电室I连接，光学收集系统3位于真空室2内，光学收集系统3采用内嵌式Wolter I型收集系统实现，由多层圆桶状反射镜构成，所述多层圆桶状反射镜依次共轴内嵌，每层反射镜由一个回转椭球面3-1和一个回转双曲面3-2连接而成，且该回转椭球面3-1与该回转双曲面3-2具有一个公共几何焦点，即公共焦点，各层反射镜的公共焦点重合；
[0011]真空室2的末端用于连接照明系统，所述末端的壁上设置有窗口，毛细管1-5发出的极紫外光经过光学收集系统3后聚焦在该窗口上，并通过该窗口进入照明系统。
[0012]本发明的放电室I和真空室2均设置有出气孔，该出气孔连接真空泵，用于对放电室I和真空室2抽真空。工作前，先对放电室I和真空室2抽真空，使放电室I和真空室2内获得10_3Pa量级的真空度，再根据实验需要在毛细管1-5内充入适量的Xe、、Ar或He等气体，Xe、Ar或He气均通过独立的流量计控制充入毛细管1_5内的气体流量，三个流量计输出的气体通过一个气阀混合，充入毛细管1-5内。毛细管1-5和真空室2内气压稳定后，通过触发控制单元给预脉冲形成电路和主脉冲充电电源系统分别发出一个触发信号，两个触发信号之间具有一定的延时。预脉冲形成电路形成高压加载在毛细管前端形成预电离等离子体，预电离等离子体随着充入的放电气体进入毛细管内部，经过一定的延时后主脉冲电源将在毛细管两端形成高压脉冲，这个高压脉冲通过毛细管内预电离等离子体放电，形成高温高密度等离子体，实现13.5nm的EUV辐射光输出。EUV辐射光呈4 π立体角发散，经光学收集系统3反射后，聚焦在窗口上，经窗口进入后续照明系统。放电电流和放电电压通过Rogowski线圈(罗式线圈)和高压探头测量，极紫外辐射光谱通过罗兰圆谱仪测量，13.5nm(2%带宽)辐射时间特性通过极紫外探测器测量。
[0013]本发明所述的Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源系统与常规极紫外光源系统相比，体积小，真空度高，且价格低，适合用作EUV光刻机各种部件的检测光源。
【附图说明】
[0014]图1为实施方式一所述的Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源系统的结构示意图图；
[0015]图2为实施方式二中主脉冲电源的电路图；
[0016]图3为实施方式二中Xe气流量1.0sccm、预-主脉冲联合放电时主脉冲电压电流波形图；
[0017]图4为实施方式三中放电室I的剖面图；
[0018]图5为实施方式四中收集镜支架4的结构示意图；
[001