[发明专利]基于固体液体组合靶材的极紫外光源产生装置及光源系统

说明书

技术领域

本发明属于激光应用领域，更具体地，涉及一种基于固体液体组合靶材的极紫外光源产生装置及光源系统。

背景技术

随着光刻技术的发展期所需的线宽必将越来越窄，所面临的挑战也将越来越大。目前所用的光源波长已经到了193nm的极紫外波段，并且已经突破了22节点的途径，目前国际上正在积极的研究作为下一代光刻技术中最有前景的方法，以便制造出集成度更高的电路。

现在极紫外（extreme ultraviolet，EUV）光刻技术不能量产的主要原因是EUV功率低，不能用于大规模的商业用途。目前主要通过两种方法获得EUV光源：一种是同步辐射，另一种是高密度、高温等离子体辐射。同步辐射产生EUV光源由于其所需装备庞大且复杂，造价昂贵，因此虽然对光学系统中的光学元件没有污染，寿命也较长但是缺乏灵活性以及实用性，所以一般采用后者获得EUV光源。基于高密度、高温等离子体辐射产生EUV光源的方法有两种，即气体放电等离子体（discharge produced plasma，DPP）和激光等离子体（laser produced plasma，LPP）。DPP由于在增加电流输入的功率提高EUV输出功率的同时也增加了绝缘体和电极的腐蚀和热负载，也会产生碎屑对整个系统造成污染。现在一般采用LPP的方法获得高功率、高清洁度、高稳定性的EUV光源。

激光致等离子体极紫外辐射是一种最受欢迎的EUV光源。采用固体靶材会在产生高温高密度的等离子体的同时，更多喷出的被激光烧蚀的靶材呈现低温、高密度中性或者轻微等离子化的碎片形态。这种碎屑会破坏反射镜，导致镜面反射率降低，从而影响EUV的收集，导致低EUV输出。采用液体靶的原理图如图1所示，这种光源主要包括：泵浦激光102，靶材装置101，收集镜103。一束或多束激光聚焦后与靶材在收集镜的一个焦点处作用。靶材受热气化、电离。受激电离的高电离态离子辐射出13.5nm的极紫外光。这种极端紫外波段的辐射光被收集镜收集并输出。如图1所示的LPP光源中使用液滴锡靶，相比固体靶材有比较低的碎屑。但是液滴靶一般通过将锡熔化后在高压气体以及高频振动的作用下通过小孔喷射形成，技术复杂，并且激光与液滴靶必须在空间和时间上同步，难度大，特别是喷口容易在高频超声波的作用下侵蚀，需要经常更换。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于固体液体组合靶材的极紫外光源产生装置，旨在解决现有的固体靶材碎屑多以及现有的液滴靶技术复杂且实现难度大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种极紫外光源产生装置，包括聚焦透镜、电机、轴承、温度控制器、液体靶材、器皿和固体靶材；所述固体靶材位于所述聚焦透镜的焦平面上，所述器皿用于放置所述液体靶材，所述器皿位于所述固体靶材的下方，所述固体靶材部分浸入所述液体靶材中；温度控制器用于给所述器皿中的液体靶材加热使之保持液态；轴承位于所述固体靶材的中心，所述电机与所述轴承相连，所述电机用于驱动所述固体靶材绕所述轴承转动，所述固体靶材转动时粘附液体靶材；工作时，激光光束通过聚焦透镜聚焦后轰击粘附在所述固体靶材上方的液体靶材，激光与液体靶材相互作用产生等离子体，等离子体辐射出极紫外光。

更进一步地，所述固体靶材为圆盘状，圆盘的中心与轴承机械相连。

更进一步地，所述固体靶材的熔点高于所述液体靶材的熔点。

更进一步地，所述液体靶材的材料为锡。

更进一步地，所述固体靶材的材料为铜、铁或不锈钢。

本发明还提供了一种光源系统，包括脉冲激光器、激光放大器、真空腔室、收集镜和极紫外光源产生装置，所述极紫外光源产生装置为上述的极紫外光源产生装置。

更进一步地，收集镜为镀有多层膜的椭球面镜。

本发明因使激光轰击液体靶材，其产生固体碎屑的可能大大降低，因此能够极大的消除碎屑对反射镜以及其他光学元件的污染；其次，固体-液体组合靶材能够及时修复由于产生EUV消耗的靶材，因此不像固态靶材，使用时间过长后靶材表面产生的凹陷影响EUV的产生，造成输出的不稳定，固体-液体组合靶材能保证脉冲激光一直垂直入射到液体靶材上，提高其产生EUV的稳定性；而且液体靶材池能循环使用，降低了使用成本；技术实现容易。

附图说明

图1是现有技术提供的基于液体靶材的激光等离子体极紫外光源的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于固体-液体组合靶材的激光等离子体极紫外光源的结构示意图。

具体实施方式