一种毛细管放电等离子体耦合发光结构的制作方法

本发明涉及极紫外光刻领域，具体为一种毛细管放电等离子体耦合发光结构。

背景技术：

1、集成电路的集成度与光刻分辨率密切相关；光学光刻技术因受衍射极限的限制，最高光学分辨率仅为0.2μm；为了提高光刻分辨率，缩短曝光波长成为解决问题的最佳途径之一，因此，光学光刻技术早已被紫外光刻技术所取代，目前极紫外光刻技术已成为光刻生产的主流；在光刻过程中，焦深因波长减小而变短，这不利于光刻生产；如何在提高光刻分辨率的同时，还能够确保足够的焦深，选择曝光波长变得十分重要；与此同时，极紫外光需要经过反射曝光系统，反射镜对极紫外光应具有一定的反射率；钼硅多层膜反射镜对13.5nm附近的极紫外光具有很高的反射率，可以作为镜膜材料，由此将曝光波长确定在13.5nm。

2、可以采用多种方式获得13.5nm的极紫外光，激光等离子体可以辐射13.5nm的极紫外光，但电能先转换成光能，再转换成等离子体的辐射能，能量的二次转换降低了利用率；同步辐射源也可以产生13.5nm的极紫外光，然而装置费用和电子注入等问题却是无法回避的难题；放电等离子体可辐射13.5nm的极紫外光，该方式将电能直接转换成等离子体的辐射能，能量转换效率高；毛细管放电属于四种气体放电方式之一，等离子体在毛细管内形态较稳定，辐射特性较好，因而得到广泛研究和利用。

3、毛细管放电产生13.5nm极紫外光的一般设置一对电极，高压电极对接地电极放电产生一束等离子体，受等离子体状态以及发光范围的影响，一束等离子体在13.5nm附近的发光功率非常低。为了提高光源的辐射功率，通常的做法是增加放电的重复频率，使等离子体发光的总功率能够满足光刻要求；但也存在一些问题：1、高重复频率放电对光刻系统的稳定性要求极高，温度、压力、扰动、震动、电磁场等外部因素都可能破坏光刻过程；2、等离子体单次辐射的能量很小，高重频工作产生的热量不容忽视，必须考虑散热问题；3、高重频工作的放电碎屑和毛细管内壁剥蚀较多，这些杂质一方面可能辐射其他波长的极紫外光，成为杂光；另一方面可能吸收13.5nm的有用光，降低总的发光功率。

4、中国专利cn111965955a公开了一种毛细管放电三束等离子体耦合光源的设计，采用的技术方案是，包括毛细管，毛细管在放电室内，毛细管两端有高压电极和接地电极，二者与毛细管平行设置且接电形成回路。此设置方法导致电极的调节很难使在毛细管内投射的激光发挥作用，当电极之间的间距较大时，三束放电等离子体的互箍缩作用较弱，激光束很容易从三束等离子体的中心穿过去，从毛细管的另一端出来，不能发挥内膨胀的作用，验证试验结果如图1至图3所示，图1至图3中，粗线表示放电信号，细线表示激光信号，由结果可知，当电极之间的间距较小时，三束放电等离子体的互箍缩作用很强，激光束到达时，三束放电等离子体已经箍缩到一起，激光束不能进入三束放电等离子体的中心，被三束放电等离子体的端面反射或吸收掉，也无法发挥内膨胀作用。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，采用的技术方案是，包括毛细管，所述毛细管位于放电室内，所述毛细管两端分别设有第一电极和第二电极，且所述第一电极和所述第二电极连接电源形成回路，所述第一电极接所述电源正极，所述第二电极接负极，所述第一电极的间距大于所述第二电极的间距，将第一电极的间距设置的大于第二电极间距，能够使第一电极附近的放电等离子体的互箍缩作用很弱，第二电极附近的放电等离子体的互箍缩作用很强，从而在毛细管轴心方向上，形成了锥形发光结构；所述毛细管的一端有激光束，激光束采用高能激光，在高能激光作用下等离子体耦合。

2、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一电极为高压电极，所述第二电极为接地电极。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述毛细管内充有工作气体。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一电极有多个，相邻的所述第一电极之间间距为10-20mm；所述第二电极有一个或多个，当有多个时，相邻的所述第二电极之间间距为1-3mm。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一电极和所述第二电极之间的放电距离为50-100mm。

6、本发明的有益效果：本发明通过在毛细管两端设置高压电极和接地电极，通电后在毛细管内产生的三束等离子体经过耦合，形成锥形发光结构，耦合等离子体的发光功率大大提高，可满足极紫外光刻生产的要求；锥形发光结构的单次发光功率较高，可降低放电的重复频率，有利于控制光刻生产的废品率；且锥形发光结构远离毛细管内壁，辐射13.5nm极紫外光的中心区域远离电极，电极碎屑和管壁剥蚀都很少，光源纯净度较高。

技术特征：

1.一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，包括毛细管(3)，所述毛细管(3)位于放电室内，所述毛细管(3)两端分别设有第一电极(2)和第二电极(5)，且所述第一电极(2)和所述第二电极(5)连接电源(6)形成回路，其特征在于：所述第一电极(2)接所述电源(6)正极，所述第二电极(5)接负极，所述第一电极(2)的间距大于所述第二电极(5)的间距。

2.根据权利要求1所述的一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，其特征在于：所述第一电极(2)为高压电极，所述第二电极(5)为接地电极，所述毛细管(3)的一端有激光束(1)。

3.根据权利要求1所述的一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，其特征在于：所述毛细管(3)内充有工作气体。

4.根据权利要求1所述的一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，其特征在于：所述第一电极(2)有多个，相邻的所述第一电极(2)之间间距为10-20mm。

5.根据权利要求1所述的一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，其特征在于：所述第二电极(5)有一个。

6.根据权利要求1所述的一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，其特征在于：所述第二电极(5)有多个，相邻的所述第二电极(5)之间间距为1-3mm。

7.根据权利要求1所述的一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，其特征在于：所述第一电极(2)和所述第二电极(5)之间的放电距离为50-100mm。

技术总结
本发明公开了一种毛细管放电等离子体耦合发光结构，涉及极紫外光刻领域，旨在解决现有技术中发光功率低，杂光多的问题，采用的技术方案是，包括毛细管，毛细管位于放电室内，毛细管两端分别设有第一电极和第二电极，且第一电极和第二电极连接电源形成回路，第一电极接电源正极，第二电极接负极，第一电极的间距大于第二电极的间距，毛细管的一端有激光束。通过在毛细管两端设置高压电极和接地电极，通电后在毛细管内产生的三束等离子体经过耦合，形成锥形发光结构，耦合等离子体的发光功率大大提高；且锥形发光结构远离毛细管内壁，辐射13.5nm极紫外光的中心区域远离电极，电极碎屑和管壁剥蚀都很少，光源纯净度较高。

技术研发人员：张兴强,赵军滨,高丽娜
受保护的技术使用者：苏州极紫外半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16