多脉冲组合泵浦的lpp-euv光源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光等离子体型(LPP)极紫外(EUV)光刻光源，特别是一种多脉冲组合泵浦的LPP-EUV光源系统。
【背景技术】
[0002]随着电子信息产业的飞速发展，半导体芯片的集成度大幅度提高，光刻技术正在迈向14nm乃至1nm以下的分辨尺寸节点。光刻机的曝光波长已从436nm(Hg-g)、365nm(Hg-1)发展到 248nm (KrF) U93nm (ArF)和 157nm(F2)，正在向 13.5nm (EUV)甚至 6.Xnm等更短波长发展。EUV光源的类型主要包括同步辐射光源、放电等离子体(DPP)光源和激光等离子体(LPP)光源等。同步辐射光源通过改变带电粒子在磁场中的运动速度而产生EUV辐射，其体积庞大、结构复杂且造价较高。DPP光源通过高压放电击穿介质产生等离子体的方式辐射EUV，其结构较为简单，但在产生等离子体的过程中会造成较为严重的碎片污染。LPP光源则采用高功率激光脉冲照射靶材形成等离子体的方式而产生EUV辐射。此类光源的发光区域较小，光能收集效率较高，具有良好的可控性和稳定性，已成为最具应用潜力的新一代光刻光源。然而，基于单脉冲或加预脉冲泵浦的LPP-EUV光源(NaturePhotonics, 2010,4(1):24-26)，其输出功率仍无法很好的满足光刻机的商用化需求。为了推动EUV光刻技术的产业化进程，需突破泵浦激光功率及转化效率不足的限制，从而实现更高的LPP-EUV辐射功率输出。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种多脉冲组合泵浦的LPP-EUV光源系统，旨在通过采用多脉冲组合泵浦的方法提高LPP-EUV光源的输出功率。利用该系统可以很好的解决传统LPP-EUV光源泵浦激光功率不足的问题，且能通过改变激光脉冲的组合方式以达到优化LPP-EUV能量转化效率的目的。
[0004]本发明的技术解决方案如下:
[0005]一种多脉冲组合泵浦的LPP-EUV光源系统，其特点在于，包括由多个泵浦激光脉冲源组成的泵浦激光脉冲源组、由多个脉冲延时调节装置组成的脉冲延时调节装置组、由多个光束指向调节装置组成的光束指向调节装置组、同步信号控制器和具有靶材的LPP-EUV发生装置；
[0006]所述的同步信号控制器的输出端分别与所述的泵浦激光脉冲源相连，产生触发信号使各泵浦激光脉冲源输出泵浦脉冲，依次经各种对应的脉冲延时调节装置和光束指向调节装置后形成产生脉冲组合，进入所述的LPP-EUV发生装置并作用于靶材。
[0007]所述的脉冲延时调节装置包括:第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，所述的第二反射镜和第三反射镜安装在第一步进平移台上，所述的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜均为全反射镜，且与射入的光束呈45°。
[0008]所述的光束指向调节装置包括:安装在第二步进平移台上的第五反射镜和安装在第三步进平移台上的第六反射镜；各泵浦激光脉冲在两个相互正交的平面内以45°入射角分别经第五反射镜和第六反射镜反射。
[0009]所述的LPP-EUV发生装置为一封闭真空室，在该真空室的侧壁上设有光学窗片，供所有的泵浦激光脉冲射入真空室，在真空室内沿泵浦激光脉冲射入方向依次放置凸透镜和椭球面镜，在该凸透镜的焦点与椭球面镜的第一焦点重合处放置靶材，使泵浦激光脉冲作用于靶材产生EUV辐射，该EUV辐射经椭球面镜反射聚焦于第二焦点，所述的凸透镜和椭球面镜共光轴，所述的凸透镜安装在第四步进平移台上。
[0010]与现有技术相比，本发明具有以下显著特点:
[0011]1.采用多脉冲组合泵浦的方法，为LPP-EUV光源提供足够的泵浦激光功率，提高EUV光刻光源的有效输出功率。
[0012]2.通过改变泵浦激光脉冲的组合方式，可以优化LPP-EUV光源的能量转化效率，进一步提高EUV光源的输出能力。
【附图说明】
[0013]图1是本发明多脉冲组合泵浦LPP-EUV光源系统结构示意图。
[0014]图2是三脉冲组合泵浦LPP-EUV光源系统的光路结构示意图。
[0015]图3是多脉冲聚焦泵浦前光束组合方式的举例示意图。
[0016]图4是本发明中脉冲延时调节装置的光路结构图。
[0017]图5是本发明中光束指向调节装置的光路结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0019]请先参阅图1，图1是本发明多脉冲组合泵浦LPP-EUV光源系统结构示意图。由图可见，本发明多脉冲组合泵浦LPP-EUV光源系统的构成包括泵浦激光脉冲源组1、脉冲延时调节装置组2、光束指向调节装置组3、LPP-EUV发生装置4和同步信号控制器5。由泵浦激光脉冲源la、lb、…、1输出泵浦脉冲，经脉冲延时调节装置组2和光束指向调节装置组3而产生脉冲组合，然后进入LPP-EUV发生装置4作用于靶材，泵浦激光脉冲源la、lb、…、1的触发信号由同步信号控制器5产生。
[0020]请参阅图2，图2是三脉冲组合泵浦LPP-EUV光源系统的光路结构示意图。由图可见，泵浦激光脉冲源la、lb、lo在同步信号控制器5的触发下分别输出泵浦脉冲Pa、Pb、Po，泵浦脉冲Pa、Pb、Po分别通过脉冲延时调节装置2a、2b、2o和光束指向调节装置3a、3b、3o后到达LPP-EUV发生装置。泵浦脉冲Pa、Pb、Po通过光学窗片401进入真空室402，然后经凸透镜403聚焦至01处，凸透镜403安装在第四步进平移台404上，泵浦脉冲Pa、Pb、Po作用于靶材405而产生EUV辐射，EUV辐射经椭球面镜406反射聚焦至02处，01和02分别为椭球面镜406的两个焦点。三脉冲组合以及四脉冲或五脉冲组合经凸透镜403聚焦前的光束排布形式可如图3中所示。
[0021]请参阅图4，图4是本发明中脉冲延时调节装置的光路结构图。由图可见，泵浦激光脉冲以45°入射角依次经第一反射镜201、第二反射镜202、第三反射镜203和第四反射镜204反射，第二反射镜202和第三反射镜203安装在第一步进平移台205上，通过移动第一步进平移台205即可调节泵浦脉冲延时。
[0022]请参阅图5，图5是本发明中光束指向调节装置的光路结构图。由图可见，泵浦激光脉冲在Xz平面和yz平面内以45°入射角分别经第五反射镜301和第六反射镜303反射，第五反射镜301和第六反射镜303分别安装在第二步进平移台302和第三步进平移台304上，第三步进平移台304上安装在第二步进平移台302上，通过移动第二步进平移台302和第三步进平移台304即可调节泵浦激光的光束指向。
【主权项】
1.一种多脉冲组合泵浦的LPP-EUV光源系统，其特征在于，包括由多个泵浦激光脉冲源(la、lb、…、1)组成的泵浦激光脉冲源组(I)、由多个脉冲延时调节装置(2a、2b、…、2ο)组成的脉冲延时调节装置组(2)、由多个光束指向调节装置(3a、3b、...、或3ο)组成的光束指向调节装置组(3)、同步信号控制器(5)和具有靶材(405)的LPP-EUV发生装置(4); 所述的同步信号控制器(5)的输出端分别与所述的泵浦激光脉冲源(la、lb、…、1)相连，产生触发信号使各泵浦激光脉冲源(la、lb、…、1)输出泵浦脉冲(Pa、Pb、…、Po)，依次经各种对应的脉冲延时调节装置(2a、2b、…、2o)和光束指向调节装置(3a、3b、…、3o)后形成产生脉冲组合，进入所述的LPP-EUV发生装置(4)并作用于靶材(405)。
2.根据权利要求1所述的多脉冲组合泵浦的LPP-EUV光源系统，其特征在于，所述的脉冲延时调节装置包括:第一反射镜(201)、第二反射镜(202)、第三反射镜(203)和第四反射镜(204)，所述的第二反射镜(202)和第三反射镜(203)安装在第一步进平移台(205)上，所述的第一反射镜(201)、第二反射镜(202)、第三反射镜(203)和第四反射镜(204)均为全反射镜，且与射入的光束呈45°。
3.根据权利要求1所述的多脉冲组合泵浦的LPP-EUV光源系统，其特征在于，所述的光束指向调节装置包括:安装在第二步进平移台(302)上的第五反射镜(301)和安装在第三步进平移台(304)上的第六反射镜(303);各泵浦激光脉冲(Pa、Pb、...、或Po)在两个相互正交的平面内以45°入射角分别经第五反射镜(301)和第六反射镜(303)反射。
4.根据权利要求1所述的多脉冲组合泵浦的LPP-EUV光源系统，其特征在于，所述的LPP-EUV发生装置(4)为一封闭真空室(402)，在该真空室(402)的侧壁上设有光学窗片(401)，供所有的泵浦激光脉冲(Pa、Pb、...、和Po)射入真空室(402)，沿泵浦激光脉冲(Pa、Pb、…、和Po)射入方向依次放置凸透镜(403)和椭球面镜(406)，在该凸透镜(403)的焦点与椭球面镜(406)的第一焦点(01)重合处放置靶材(405)，使泵浦激光脉冲(Pa、Pb、...、和Po)作用于靶材(405)产生EUV辐射，该EUV辐射经椭球面镜(406)反射聚焦于椭球面镜(406)的第二焦点(02)，所述的凸透镜(403)和椭球面镜(406)共光轴，所述的凸透镜(403)安装在第四步进平移台(404)上。
【专利摘要】一种多脉冲组合泵浦的LPP-EUV光源系统，由泵浦激光脉冲源组、脉冲延时调节装置组、光束指向调节装置组、LPP-EUV发生装置和同步信号控制器构成。由泵浦激光脉冲源组输出泵浦脉冲，经脉冲延时调节装置组和光束指向调节装置组而产生脉冲组合，然后进入LPP-EUV发生装置作用于靶材，各泵浦激光脉冲源的触发信号由同步信号控制器产生。利用该系统既能突破单脉冲泵浦激光源功率不足的限制，又可以通过调整泵浦脉冲组合以优化能量转化效率，从而提高LPP-EUV光刻光源的功率输出能力。
【IPC分类】H01S3-081, H01S3-094
【公开号】CN104638503
【申请号】CN201510080857
【发明人】张宗昕, 冷雨欣, 王成, 赵全忠, 王关德
【申请人】中国科学院上海光学精密机械研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月15日