[发明专利]Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源的光学收集系统

说明书

技术领域

本发明涉及Xe介质毛细管放电检测用13.5nm极紫外光源，具体涉及该极紫外光源的光学收集系统。

背景技术

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k₁，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)辐射光作为曝光光源，是最有可能实现16nm节点甚至以下的下一代光刻技术之一。

收集系统是极紫外光源中的重要组成部分，位于极紫外初级光源和光刻照明系统之间。由于放电等离子体(DPP)极紫外光源向其前方2π空间内发出极紫外光，大量极紫外光能分布在较大的孔径范围内，而光刻照明系统的数值孔径一般较小，如果直接将光刻照明系统连接到极紫外初级光源后方，则只有很少部分的极紫外光能进入到照明系统内，光能利用率极低，无法满足正常光刻曝光需求。并且考虑到去碎屑系统不可能完全清除初级光源产生的碎屑，所以必须在极紫外光源和照明系统之间加一聚光元件即收集系统，来起到：1)尽可能多的从初级光源收集极紫外光；2)匹配初级光源和照明系统数值孔径，将极紫外光能传输给照明系统。

从以上收集系统起到的作用可知，收集系统需满足一定的收集角和像方数值孔径要求。除此以外，收集系统在照明系统一侧还需满足一定的IF像斑尺寸和较高的远场均匀性两要求。由于极紫外光刻照明系统采用的是特殊的复眼式科勒照明方式，是一种光学积分器形式，所以严格的IF像斑尺寸要求有助于提高照明系统对收集系统提供的极紫外光能的利用率；而收集系统远场均匀性是指从收集系统出射端面到IF点之间的像面照度分布均匀性，该均匀性越高则越利于照明系统的设计，越利于提高照明均匀性。

综上可知，从系统的性能角度考虑，收集系统需满足：1)一定的收集角；2)一定的像方数值孔径；3一定的IF像斑尺寸；4)一定的远场均匀性，四项基本要求。

收集系统虽对光源成像，但又没有成像光学系统严格的像质要求；虽然直接连接光源，对特定的IF像面提供能量，但它并不起到光刻机照明系统的作用。所以，收集系统既不是成像系统，也不是照明系统，而是实现特定收集并传输极紫外光能，匹配初级光源和照明系统数值孔径作用的一特殊光学系统。收集系统的结构形式与初级光源的种类有关。对于放电等离子体(DPP)光源，由于自身电极等结构的限制，DPP光源只能向其前方2π空间内发射极紫外光，所以其收集系统无法采用反光罩等类似结构。而且，所有介质对13.5nm波段正入射的反射率都很低，若要达到较高的反射率，就必须镀复杂的多层反射膜，加工难度和成本巨大，并且这种反射膜极易被光源碎屑污染，影响系统使用寿命。但若采用掠入射方式，使用普通的金属膜就可获得较高的反射率。因此对于DPP光源，收集系统多采用掠入射工作方式。另外，在掠入射工作方式下，还可以采用多层反射镜内嵌形式来提高收集系统对光源发出的极紫外光的收集角范围。

对于放电等离子体EUV光源收集系统，既满足初级光源和IF像点为有限共轭距，又满足掠入射和多层反射镜内嵌方式的最简单结构为多层椭球面反射镜内嵌式收集系统。它由多层椭球面1反射镜构成，各层椭球面1两几何焦点重合，见图4。该形式收集系统虽然结构简单，但其远场均匀性不好，不利于后续照明系统照明，而且极紫外光线通过收集系统从初级光源到IF点仅发生一次反射，在光线偏折角度大时掠入射角较大，反射率不高，因而未被采用。

发明内容

本发明的目的是为了解决由多层椭球面反射镜构成的光源收集系统远场均匀性不好、反射率低的问题，提供一种Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源的光学收集系统。

本发明所述的Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源的光学收集系统，该光学收集系统采用内嵌式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1和一个回转双曲面2连接而成，且该回转椭球面1与该回转双曲面2具有一个公共几何焦点，即公共焦点4，各层反射镜的公共焦点重合。