[发明专利]一种基于圆偏振激光驱动的极紫外光刻光源产生系统

说明书

技术领域

本发明属于光刻技术领域，更具体地，涉及一种基于圆偏振激光驱动的极紫外光刻光源产生系统。

背景技术

光刻技术发展到今天,在芯片刻制等领域已有了广泛的应用。用于光刻的光源早已深入到深紫外波段(193nm)，并成功突破了芯片刻线22nm节点。然而，随着对芯片集成度要求的不断增高，所需的光刻线宽不断减小,光刻所面临的挑战也越来越大。为了制造集成度更高的电路,人们在积极寻找下一代光刻光源。

光刻最小特征尺寸（MFS）是由衍射极限所限制的，满足以下关系式：MFS=k₁*（λ/NA），其中k₁是与光刻工艺相关的常数，λ是曝光光源的波长，NA是光学系统的数值孔径。由该关系式可知，为了改善光刻最小特征尺寸有两种途径：一种是增加光学系统的数值孔径，另外一种是减小曝光光源的波长。研究人员曾经尝试通过增加光学系统数值孔径的方法来降低最小特征尺寸。但是由于下一代光刻技术对最小特征尺寸存在非常苛刻的要求，需要整套光学系统的数值孔径非常大，这不仅会使得光学系统制备和调试变得异常复杂，而且光学数值孔径本身会会受到焦深的限制。

为此，研究人员开始考虑另外一种方式也即减小曝光光源波长的方式的改善光刻最小特征尺寸。例如，极紫外光刻技术通过采用波长更短（13.5nm）的远紫外线（extreme ultraviolet,EUV）来执行光刻，能够有效降低光刻最小特征尺寸，实践证明，极紫外光刻技术将成为最有发展前途的下一代光刻技术。紫外线L工程测试样机和样机的相继问世，都进一步坚定了人们利用极紫外光刻使摩尔定律得以延续的信息。

现有技术中产生极紫外光源的主流方式是激光产生等离子辐射方式（LPP），该方式的原理是利用高峰值功率的驱动脉冲激光如CO₂激光光束来轰击譬如Sn的靶材，由此激发等离子体，等离子体所辐射的极紫外光再由收集镜予以收集，以便作为光刻的曝光光源。所产生极紫外光的功率随着驱动功率的增大而增加，两者之间存在转换效率CE。然而，这种极紫外光源的产生方式仍然存在以下的问题：由于下一代光刻技术需要功率为115W的极紫外光作为曝光光源，而根据LPP原理可知，对于目前所能达到的转换效率CE，意味着用于驱动的激光功率至少到达到15KW的水平，这将给整套驱动激光系统的研制带来很大的压力：例如，需要四台以上的大功率激光器构成主振放大系统，而且光路调整变得复杂，系统稳定性降低。此外，过高的功率也意味着过高的能量消耗，相应增加了整体光刻系统的运行成本。相应地，在相关领域中存在着对用于光刻的极紫外光源的产生方式及其设备作出进一步改进的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和/或技术需求，本发明的目的在于提供一种基于圆偏振激光驱动的极紫外光刻光源产生系统，其通过将高功率的线偏振脉冲CO₂激光转换为圆偏振激光，由此可激发靶材产生能量更高的激发态，相应能够以紧凑结构和更高的转换效率来产生极紫外光，并尤其适用于下一代光刻技术的曝光光源用途。

按照本发明的一个方面，提供了一种基于圆偏振激光驱动的极紫外光刻光源产生系统，该系统包括CO₂激光器、偏振转换组件、激光放大器以及极紫外光产生与收集装置，其特征在于：

所述CO₂激光器用于产生线偏振的主振激光束，所述偏振转换组件用于将该主振激光束转换为圆偏振激光，该圆偏振激光经由所述激光放大器予以功率放大处理后，输出至极紫外光产生与收集装置；

所述极紫外光产生与收集装置用于将来自所述功率放大器的激光聚焦照射至Sn靶材处以激发等离子体，并对该等离子体所产生的极紫外辐射予以收集。

按照本发明的另一方面，还提供了另外一种基于圆偏振激光驱动的极紫外光刻光源产生系统，该系统包括圆偏振CO₂激光器、激光放大器以及极紫外光产生与收集装置，其特征在于：

所述圆偏振CO₂激光器产生圆偏振的主振激光束，该圆偏振激光经由所述激光放大器予以功率放大处理后，输出至极紫外光产生与收集装置；

所述极紫外光产生与收集装置用于将来自所述功率放大器的激光聚焦照射至Sn靶材处以激发等离子体，并对该等离子体所产生的极紫外辐射予以收集。