激光等离子体极紫外光源系统及其生成极紫外光的方法与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，具体涉及一种激光等离子体极紫外光源系统及其生成极紫外光的方法。


背景技术：

2.目前，常用的极紫外(euv)光源主要有激光等离子体(lpp)光源、气体放电等离子体(dpp)光源和同步辐射光源等三类。
3.其中，激光等离子体(lpp)光源的工作原理是从液滴发生器流出的圆形液滴，先被前脉冲激光撞击成扁平状的液滴，然后再被主脉冲激光撞击，生成等离子体辐射euv光，euv光经euv采集器反射和聚焦被定向到中间的焦点单元，进入euv扫描器。
4.然而，液滴经过两次激光脉冲的撞击生成等离子体过程中，由于颗粒、离子、辐射的碰撞和碎片沉积，致使euv采集器受污染严重，反射率快速下降。


技术实现要素：

5.本技术的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种激光等离子体极紫外光源系统及其生成极紫外光的方法，该目的是通过以下技术方案实现的。
6.本技术的第一方面提出了一种激光等离子体极紫外光源系统，所述系统包括：
7.液滴发生器，用于生成扁平状的目标液滴；
8.激光源，用于生成激光脉冲，以使所述激光脉冲冲击所述目标液滴生成等离子体；
9.采集器，用于收集所述等离子体辐射出的极紫外euv光线，并将收集的所述euv光线聚焦定向到扫描器中。
10.本技术的第二方面提出了一种激光等离子体极紫外光源系统生成极紫外光的方法，所述激光等离子体极紫外光源系统包括液滴发生器、激光器、采集器和扫描器，所述方法包括：
11.通过液滴发生器生成扁平状的目标液滴；
12.通过激光源生成的激光脉冲冲击所述目标液滴，以生成等离子体；
13.通过采集器收集所述等离子体辐射出的极紫外euv光线，并将收集的所述euv光线聚焦定向到扫描器中；
14.通过所述扫描器中的多组透镜反射聚焦后获得的euv光线用于光刻流程中。
15.本技术的第三方面提出了一种极紫外光刻机，包括如上述第一方面所述的激光等离子体极紫外光源系统。
16.基于上述第一方面和第二方面所述的激光等离子体极紫外光源系统及其生成极紫外光的方法，具有如下有益效果：
17.通过控制液滴发生器直接产生扁平状的目标液滴，从而仅使用一种激光脉冲撞击目标液滴即可生成等离子体，由于减少了激光脉冲撞击液滴的次数，因此可以减少污染物的产生，进而降低了采集器受污染的严重程度，延长了采集器的使用寿命。另外，由于激光
源只需要生成一种激光脉冲，无需生成两种激光脉冲，因此本技术还可以简化激光源的结构，以及减少激光源的光束对准程序。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
19.图1为现有技术中极紫外光生成示意图；
20.图2为本技术根据一示例性实施例示出的一种激光等离子体极紫外光源系统的结构示意图；
21.图3为本技术根据图2所示实施例示出的一种极紫外光生成示意图；
22.图4为本技术根据一示例性实施例示出的一种激光等离子体极紫外光源系统生成极紫外光的方法的实施例流程图。
具体实施方式
23.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
24.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
25.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
26.目前，在芯片制造工艺中，所能刻出的最小的尺度主要是由光刻工艺所用光源的光波长决定，所用的光波长越短，所能达到的尺度越小，所能取得的集成度越高。随着技术的进步，目前传统的最先进的光刻技术也不能满足要求，于是下一代光刻技术-极紫外(euv)光刻技术应运而生。但是限制极紫外光刻技术发展的一个主要制约因素是大功率，高质量和长寿命工作的极紫外辐射光源难以获得。
27.在现有技术中，参见图1所示，对于激光等离子体光源中的液滴发生器生成的圆形液滴，需要先用一束能量较低的前脉冲撞击圆形液滴，以将圆形液滴变为扁平状的液滴，然后再用一束能量较高的主脉冲撞击扁平状的液滴，生成等离子体，从而等离子体辐射出euv光。
28.然而，液滴经过两次激光脉冲的撞击生成等离子体过程中，由于颗粒、离子、辐射的碰撞和碎片沉积，致使euv的采集器受污染严重，反射率快速下降。
29.为了尽量减少污染物的产生，本技术不使用前脉冲撞击液滴生成扁平状液滴，而是控制液滴发生器直接生成扁平状液滴，从而减少激光脉冲撞击液滴的次数，进而减少污
染物的产生，延长采集器的使用寿命。
30.基于此，本技术提出一种改进的激光等离子体极紫外光源系统，参见图2所示，该激光等离子体极紫外光源系统包括液滴发生器10、激光源20、采集器30及扫描器50。
31.具体实施时，液滴发生器10用于生成扁平状的目标液滴40；激光源20用于生成激光脉冲，以使激光脉冲冲击目标液滴40生成等离子体；采集器30用于收集等离子体辐射出的极紫外euv光线，并将收集的euv光线聚焦定向到扫描器50中，在扫描器50中euv光线经过多组透镜反射聚焦后被用于光刻流程中。
32.其中，激光源20生成的激光脉冲为主脉冲，用于加热目标液滴40以生成等离子体，相比现有技术中使用的前脉冲的能量高。采集器30采用的是一个多层梯度反射镜，旨在最大限度提高反射率。
33.由此可见，激光源20中只设置一个激光单元产生一种激光脉冲(主脉冲)即可，无需再设置激光单元生成前脉冲，因此本技术可以简化激光源20的结构，同时还可以减少激光单元的光束对准程序。
34.值得注意的是，由于euv光容易被任何物质吸收，因此由目标液滴产生euv光的过程均是在一个真空室80中完成。
35.在一些实施例中，参见图3所示，液滴发生器10包括容器13、喷嘴12及调制器11，其中，喷嘴12设置在容器13的底部，调制器11与喷嘴12连接，通过调制器11可以控制喷嘴12的开放时长，且喷嘴12每开放一次就会生成一个扁平状的目标液滴40。
36.在具体实施时，将喷嘴12的孔径尺寸由现有的30微米改为10微米。另外，将调制器11控制的喷嘴开放时长设定的稍长些，由于液滴流出的时间控制长且喷嘴12的孔径比较小，因此使得从喷嘴12流出的目标液滴40即为扁平状。
37.以锡为例，锡被装进容器13中，然后在容器13中锡被加热为液态锡，当调制器11控制喷嘴开放时，由于喷嘴12的孔径比较小，液态锡开始在喷嘴12处群聚，并经过一定的开放时间后从喷嘴12流出扁平状的锡液滴。
38.在一些实施例中，液滴发生器10产生的目标液滴40可以是呈扁平状的椭圆形，或者也可是呈扁平状的四角形，本技术对目标液滴的形状不进行限制，只要呈扁平状即可。
39.进一步地，在喷嘴12的孔径尺寸为10微米的条件下，液滴发生器10生成的目标液滴的三维尺寸大约为80微米*10微米*3微米。
40.具体为，目标液滴的长度为80微米，宽度为19微米，厚度为3微米。
41.在一些实施例中，本技术采用的激光源20可以是二氧化碳激光源。
42.在具体实施时，激光源20产生的二氧化碳激光脉冲可以经过功率放大器进行能量放大，以达到主脉冲的能量要求。
43.需要说明的是，参见图2所示，该激光等离子体极紫外光源系统还可以包括摄像头60，该摄像头60用于采集目标液滴40的图像，进而通过图像识别技术以获得目标液滴40在下降过程中的位置，从而，激光源20具体用于在目标液滴40的位置到达激光对准位置时生成激光脉冲，以使激光脉冲冲击目标液滴40生成等离子体。
44.需要进一步说明的是，参见图2所示，该激光等离子体极紫外光源系统还可以包括焦点单元70，采集器30收集的euv光经过反射聚焦到焦点单元70中，并穿过焦点单元70进入扫描器50中进行euv光编程。
45.与前述激光等离子体极紫外光源系统的实施例相对应，本技术还提供了激光等离子体极紫外光源系统的极紫外光生成方法的实施例。
46.图4为本技术根据一示例性实施例示出的一种激光等离子体极紫外光源系统生成极紫外光的方法的实施例流程图，在上述图2和图3所示实施例的基础上，激光等离子体极紫外光源系统生成极紫外光的方法包括如下步骤：
47.步骤401：通过液滴发生器生成扁平状的目标液滴。
48.在具体实施时，是通过液滴发生器中的调制器控制液滴发生器中的喷嘴开放预设时长，以使喷嘴产生扁平状的目标液滴。
49.其中，调制器设置的预设时长可以根据实践经验设置，只要能保证喷嘴流出的目标液滴呈扁平状即可。
50.步骤402：通过激光源生成的激光脉冲冲击目标液滴，以生成等离子体。
51.步骤403：通过采集器收集等离子体辐射出的极紫外euv光线，并将收集的euv光线聚焦定向到扫描器中。
52.步骤404：通过扫描器中的多组透镜聚焦后获得的euv光线用于光刻流程中。
53.针对上述步骤401至步骤404的过程的具体实现，可以参见上述图2和图3所示实施例的相关描述，本技术在此不再详述。
54.至此，完成极紫外光的生成流程，通过图4所示的流程，通过控制液滴发生器直接产生扁平状的目标液滴，从而仅使用一种激光脉冲撞击目标液滴即可生成等离子体，由于减少了激光脉冲撞击液滴的次数，因此可以减少污染物的产生，进而降低了采集器受污染的严重程度，延长了采集器的使用寿命。另外，由于激光源只需要生成一种激光脉冲，无需生成两种激光脉冲，因此本技术还可以简化激光源的结构，以及减少激光源的光束对准程序。
55.本技术还提出了一种极紫外光刻机，所述极紫外光刻机包括如上述图2所述的激光等离子体极紫外光源系统。
56.在一些实施例中，极紫外光刻机还可以包括掩模工作台、晶圆工作台及光学模块，所述掩模工作台用于保持euv掩模，所述晶圆工作台用于固定半导体晶圆，所述光学模块导向来自所述激光等离子体极紫外光源系统放入euv光线，以将限定在euv掩模上的ic图案成像至半导体晶圆。
57.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
58.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。