多脈沖組合泵浦的lpp-euv光源系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光等離子體型(LPP)極紫外(EUV)光刻光源，特別是一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統。
【背景技術】
[0002]隨著電子信息產業的飛速發展，半導體芯片的集成度大幅度提高，光刻技術正在邁向14nm乃至1nm以下的分辨尺寸節點。光刻機的曝光波長已從436nm(Hg-g)、365nm(Hg-1)發展到 248nm (KrF) U93nm (ArF)和 157nm(F2)，正在向 13.5nm (EUV)甚至 6.Xnm等更短波長發展。EUV光源的類型主要包括同步輻射光源、放電等離子體(DPP)光源和激光等離子體(LPP)光源等。同步輻射光源通過改變帶電粒子在磁場中的運動速度而產生EUV輻射，其體積龐大、結構復雜且造價較高。DPP光源通過高壓放電擊穿介質產生等離子體的方式輻射EUV，其結構較為簡單，但在產生等離子體的過程中會造成較為嚴重的碎片污染。LPP光源則采用高功率激光脈沖照射靶材形成等離子體的方式而產生EUV輻射。此類光源的發光區域較小，光能收集效率較高，具有良好的可控性和穩定性，已成為最具應用潛力的新一代光刻光源。然而，基于單脈沖或加預脈沖泵浦的LPP-EUV光源(NaturePhotonics, 2010,4(1):24-26)，其輸出功率仍無法很好的滿足光刻機的商用化需求。為了推動EUV光刻技術的產業化進程，需突破泵浦激光功率及轉化效率不足的限制，從而實現更高的LPP-EUV輻射功率輸出。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統，旨在通過采用多脈沖組合泵浦的方法提高LPP-EUV光源的輸出功率。利用該系統可以很好的解決傳統LPP-EUV光源泵浦激光功率不足的問題，且能通過改變激光脈沖的組合方式以達到優化LPP-EUV能量轉化效率的目的。
[0004]本發明的技術解決方案如下:
[0005]一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統，其特點在于，包括由多個泵浦激光脈沖源組成的泵浦激光脈沖源組、由多個脈沖延時調節裝置組成的脈沖延時調節裝置組、由多個光束指向調節裝置組成的光束指向調節裝置組、同步信號控制器和具有靶材的LPP-EUV發生裝置；
[0006]所述的同步信號控制器的輸出端分別與所述的泵浦激光脈沖源相連，產生觸發信號使各泵浦激光脈沖源輸出泵浦脈沖，依次經各種對應的脈沖延時調節裝置和光束指向調節裝置后形成產生脈沖組合，進入所述的LPP-EUV發生裝置并作用于靶材。
[0007]所述的脈沖延時調節裝置包括:第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡，所述的第二反射鏡和第三反射鏡安裝在第一步進平移臺上，所述的第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡均為全反射鏡，且與射入的光束呈45°。
[0008]所述的光束指向調節裝置包括:安裝在第二步進平移臺上的第五反射鏡和安裝在第三步進平移臺上的第六反射鏡；各泵浦激光脈沖在兩個相互正交的平面內以45°入射角分別經第五反射鏡和第六反射鏡反射。
[0009]所述的LPP-EUV發生裝置為一封閉真空室，在該真空室的側壁上設有光學窗片，供所有的泵浦激光脈沖射入真空室，在真空室內沿泵浦激光脈沖射入方向依次放置凸透鏡和橢球面鏡，在該凸透鏡的焦點與橢球面鏡的第一焦點重合處放置靶材，使泵浦激光脈沖作用于靶材產生EUV輻射，該EUV輻射經橢球面鏡反射聚焦于第二焦點，所述的凸透鏡和橢球面鏡共光軸，所述的凸透鏡安裝在第四步進平移臺上。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下顯著特點:
[0011]1.采用多脈沖組合泵浦的方法，為LPP-EUV光源提供足夠的泵浦激光功率，提高EUV光刻光源的有效輸出功率。
[0012]2.通過改變泵浦激光脈沖的組合方式，可以優化LPP-EUV光源的能量轉化效率，進一步提高EUV光源的輸出能力。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明多脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統結構示意圖。
[0014]圖2是三脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統的光路結構示意圖。
[0015]圖3是多脈沖聚焦泵浦前光束組合方式的舉例示意圖。
[0016]圖4是本發明中脈沖延時調節裝置的光路結構圖。
[0017]圖5是本發明中光束指向調節裝置的光路結構圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。
[0019]請先參閱圖1，圖1是本發明多脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統結構示意圖。由圖可見，本發明多脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統的構成包括泵浦激光脈沖源組1、脈沖延時調節裝置組2、光束指向調節裝置組3、LPP-EUV發生裝置4和同步信號控制器5。由泵浦激光脈沖源la、lb、…、1輸出泵浦脈沖，經脈沖延時調節裝置組2和光束指向調節裝置組3而產生脈沖組合，然后進入LPP-EUV發生裝置4作用于靶材，泵浦激光脈沖源la、lb、…、1的觸發信號由同步信號控制器5產生。
[0020]請參閱圖2，圖2是三脈沖組合泵浦LPP-EUV光源系統的光路結構示意圖。由圖可見，泵浦激光脈沖源la、lb、lo在同步信號控制器5的觸發下分別輸出泵浦脈沖Pa、Pb、Po，泵浦脈沖Pa、Pb、Po分別通過脈沖延時調節裝置2a、2b、2o和光束指向調節裝置3a、3b、3o后到達LPP-EUV發生裝置。泵浦脈沖Pa、Pb、Po通過光學窗片401進入真空室402，然后經凸透鏡403聚焦至01處，凸透鏡403安裝在第四步進平移臺404上，泵浦脈沖Pa、Pb、Po作用于靶材405而產生EUV輻射，EUV輻射經橢球面鏡406反射聚焦至02處，01和02分別為橢球面鏡406的兩個焦點。三脈沖組合以及四脈沖或五脈沖組合經凸透鏡403聚焦前的光束排布形式可如圖3中所示。
[0021]請參閱圖4，圖4是本發明中脈沖延時調節裝置的光路結構圖。由圖可見，泵浦激光脈沖以45°入射角依次經第一反射鏡201、第二反射鏡202、第三反射鏡203和第四反射鏡204反射，第二反射鏡202和第三反射鏡203安裝在第一步進平移臺205上，通過移動第一步進平移臺205即可調節泵浦脈沖延時。
[0022]請參閱圖5，圖5是本發明中光束指向調節裝置的光路結構圖。由圖可見，泵浦激光脈沖在Xz平面和yz平面內以45°入射角分別經第五反射鏡301和第六反射鏡303反射，第五反射鏡301和第六反射鏡303分別安裝在第二步進平移臺302和第三步進平移臺304上，第三步進平移臺304上安裝在第二步進平移臺302上，通過移動第二步進平移臺302和第三步進平移臺304即可調節泵浦激光的光束指向。
【主權項】
1.一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統，其特征在于，包括由多個泵浦激光脈沖源(la、lb、…、1)組成的泵浦激光脈沖源組(I)、由多個脈沖延時調節裝置(2a、2b、…、2ο)組成的脈沖延時調節裝置組(2)、由多個光束指向調節裝置(3a、3b、...、或3ο)組成的光束指向調節裝置組(3)、同步信號控制器(5)和具有靶材(405)的LPP-EUV發生裝置(4); 所述的同步信號控制器(5)的輸出端分別與所述的泵浦激光脈沖源(la、lb、…、1)相連，產生觸發信號使各泵浦激光脈沖源(la、lb、…、1)輸出泵浦脈沖(Pa、Pb、…、Po)，依次經各種對應的脈沖延時調節裝置(2a、2b、…、2o)和光束指向調節裝置(3a、3b、…、3o)后形成產生脈沖組合，進入所述的LPP-EUV發生裝置(4)并作用于靶材(405)。
2.根據權利要求1所述的多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統，其特征在于，所述的脈沖延時調節裝置包括:第一反射鏡(201)、第二反射鏡(202)、第三反射鏡(203)和第四反射鏡(204)，所述的第二反射鏡(202)和第三反射鏡(203)安裝在第一步進平移臺(205)上，所述的第一反射鏡(201)、第二反射鏡(202)、第三反射鏡(203)和第四反射鏡(204)均為全反射鏡，且與射入的光束呈45°。
3.根據權利要求1所述的多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統，其特征在于，所述的光束指向調節裝置包括:安裝在第二步進平移臺(302)上的第五反射鏡(301)和安裝在第三步進平移臺(304)上的第六反射鏡(303);各泵浦激光脈沖(Pa、Pb、...、或Po)在兩個相互正交的平面內以45°入射角分別經第五反射鏡(301)和第六反射鏡(303)反射。
4.根據權利要求1所述的多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統，其特征在于，所述的LPP-EUV發生裝置(4)為一封閉真空室(402)，在該真空室(402)的側壁上設有光學窗片(401)，供所有的泵浦激光脈沖(Pa、Pb、...、和Po)射入真空室(402)，沿泵浦激光脈沖(Pa、Pb、…、和Po)射入方向依次放置凸透鏡(403)和橢球面鏡(406)，在該凸透鏡(403)的焦點與橢球面鏡(406)的第一焦點(01)重合處放置靶材(405)，使泵浦激光脈沖(Pa、Pb、...、和Po)作用于靶材(405)產生EUV輻射，該EUV輻射經橢球面鏡(406)反射聚焦于橢球面鏡(406)的第二焦點(02)，所述的凸透鏡(403)和橢球面鏡(406)共光軸，所述的凸透鏡(403)安裝在第四步進平移臺(404)上。
【專利摘要】一種多脈沖組合泵浦的LPP-EUV光源系統，由泵浦激光脈沖源組、脈沖延時調節裝置組、光束指向調節裝置組、LPP-EUV發生裝置和同步信號控制器構成。由泵浦激光脈沖源組輸出泵浦脈沖，經脈沖延時調節裝置組和光束指向調節裝置組而產生脈沖組合，然后進入LPP-EUV發生裝置作用于靶材，各泵浦激光脈沖源的觸發信號由同步信號控制器產生。利用該系統既能突破單脈沖泵浦激光源功率不足的限制，又可以通過調整泵浦脈沖組合以優化能量轉化效率，從而提高LPP-EUV光刻光源的功率輸出能力。
【IPC分類】H01S3-081, H01S3-094
【公開號】CN104638503
【申請號】CN201510080857
【發明人】張宗昕, 冷雨欣, 王成, 趙全忠, 王關德
【申請人】中國科學院上海光學精密機械研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月15日