Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用13. 5nm極紫外光源，具體涉及該極紫外光 源的光學收集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了實現(xiàn)我國超大規(guī)模集成電路的跨越式發(fā)展，國家將2020年實現(xiàn)45nm?22nm 刻線作為我國微電子產(chǎn)業(yè)的中長期發(fā)展規(guī)劃，并由此制定了國家科技重大專項02專項。過 去的幾十年，微電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，集成電路最小特征尺寸決定了一個晶片上所能集成的 晶體管數(shù)量，也決定了集成電路運行速度和存儲容量。光刻技術(shù)作為集成電路的技術(shù)基礎(chǔ)， 是決定集成電路發(fā)展速度的一個重要因素。光刻機分辨率的物理極限R決定了集成電路 的最小特征尺寸，光刻機分辨率的物理極限R決定了集成電路的最小特征尺寸，可以通過 分辨率增強技術(shù)減小工藝因子ki，或者減小光刻機曝光波長A，或者提高數(shù)值孔徑NA的方 法，提高光刻機分辨率R。其中，減小光刻機曝光波長是主要方法之一。極紫外光刻技術(shù)米 用13. 5nm(2%帶寬）福射光作為曝光光源，是最有可能實現(xiàn)16nm節(jié)點甚至以下的下一代光 刻技術(shù)之一。
[0003] 收集系統(tǒng)是極紫外光源中的重要組成部分，位于極紫外初級光源和光刻照明系統(tǒng) 之間。由于放電等離子體（DPP)極紫外光源向其前方2 空間內(nèi)發(fā)出極紫外光，大量極紫 外光能分布在較大的孔徑范圍內(nèi)，而光刻照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑一般較小，如果直接將光刻 照明系統(tǒng)連接到極紫外初級光源后方，則只有很少部分的極紫外光能進入到照明系統(tǒng)內(nèi)， 光能利用率極低，無法滿足正常光刻曝光需求。并且考慮到去碎屑系統(tǒng)不可能完全清除初 級光源產(chǎn)生的碎屑，所以必須在極紫外光源和照明系統(tǒng)之間加一聚光元件即收集系統(tǒng)，來 起到：1)盡可能多的從初級光源收集極紫外光；2)匹配初級光源和照明系統(tǒng)數(shù)值孔徑，將 極紫外光能傳輸給照明系統(tǒng)。
[0004] 從以上收集系統(tǒng)起到的作用可知，收集系統(tǒng)需滿足一定的收集角和像方數(shù)值孔徑 要求。除此以外，收集系統(tǒng)在照明系統(tǒng)一側(cè)還需滿足一定的IF像斑尺寸和較高的遠場均勻 性兩要求。由于極紫外光刻照明系統(tǒng)采用的是特殊的復眼式科勒照明方式，是一種光學積 分器形式，所以嚴格的IF像斑尺寸要求有助于提高照明系統(tǒng)對收集系統(tǒng)提供的極紫外光 能的利用率；而收集系統(tǒng)遠場均勻性是指從收集系統(tǒng)出射端面到IF點之間的像面照度分 布均勻性，該均勻性越高則越利于照明系統(tǒng)的設計，越利于提高照明均勻性。
[0005]綜上可知，從系統(tǒng)的性能角度考慮，收集系統(tǒng)需滿足：1) 一定的收集角；2) -定的 像方數(shù)值孔徑；3 -定的IF像斑尺寸；4) 一定的遠場均勻性，四項基本要求。
[0006] 收集系統(tǒng)雖對光源成像，但又沒有成像光學系統(tǒng)嚴格的像質(zhì)要求；雖然直接連接 光源，對特定的IF像面提供能量，但它并不起到光刻機照明系統(tǒng)的作用。所以，收集系統(tǒng)既 不是成像系統(tǒng)，也不是照明系統(tǒng)，而是實現(xiàn)特定收集并傳輸極紫外光能，匹配初級光源和照 明系統(tǒng)數(shù)值孔徑作用的一特殊光學系統(tǒng)。收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與初級光源的種類有關(guān)。對 于放電等離子體（DPP)光源，由于自身電極等結(jié)構(gòu)的限制，DPP光源只能向其前方2^1空間 內(nèi)發(fā)射極紫外光，所以其收集系統(tǒng)無法采用反光罩等類似結(jié)構(gòu)。而且，所有介質(zhì)對13. 5nm波段正入射的反射率都很低，若要達到較高的反射率，就必須鍍復雜的多層反射膜，加工難 度和成本巨大，并且這種反射膜極易被光源碎屑污染，影響系統(tǒng)使用壽命。但若采用掠入射 方式，使用普通的金屬膜就可獲得較高的反射率。因此對于DPP光源，收集系統(tǒng)多采用掠入 射工作方式。另外，在掠入射工作方式下，還可以采用多層反射鏡內(nèi)嵌形式來提高收集系統(tǒng) 對光源發(fā)出的極紫外光的收集角范圍。
[0007] 對于放電等離子體EUV光源收集系統(tǒng)，既滿足初級光源和IF像點為有限共軛距， 又滿足掠入射和多層反射鏡內(nèi)嵌方式的最簡單結(jié)構(gòu)為多層橢球面反射鏡內(nèi)嵌式收集系統(tǒng)。 它由多層橢球面1反射鏡構(gòu)成，各層橢球面1兩幾何焦點重合，見圖4。該形式收集系統(tǒng)雖 然結(jié)構(gòu)簡單，但其遠場均勻性不好，不利于后續(xù)照明系統(tǒng)照明，而且極紫外光線通過收集系 統(tǒng)從初級光源到IF點僅發(fā)生一次反射，在光線偏折角度大時掠入射角較大，反射率不高， 因而未被采用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本發(fā)明的目的是為了解決由多層橢球面反射鏡構(gòu)成的光源收集系統(tǒng)遠場均勻性 不好、反射率低的問題，提供一種Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng)。
[0009] 本發(fā)明所述的Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng)，該光學收 集系統(tǒng)采用內(nèi)嵌式WolterI型收集系統(tǒng)實現(xiàn)，由多層圓桶狀反射鏡構(gòu)成，所述多層圓桶狀 反射鏡依次共軸內(nèi)嵌，每層反射鏡由一個回轉(zhuǎn)橢球面1和一個回轉(zhuǎn)雙曲面2連接而成，且該 回轉(zhuǎn)橢球面1與該回轉(zhuǎn)雙曲面2具有一個公共幾何焦點，即公共焦點4,各層反射鏡的公共 焦點重合。
[0010] 上述光學收集系統(tǒng)由10層反射鏡構(gòu)成，最外層反射鏡最大直徑為458mm。
[0011] 本發(fā)明采用多層反射鏡構(gòu)成光學收集系統(tǒng)，每層反射鏡采用橢球面1加雙曲面2 的結(jié)構(gòu)，替代了傳統(tǒng)的橢球面結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的遠場均勻性和反射率均得到提高。
【附圖說明】
[0012] 圖1為實施方式一中Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為實施方式一中，由兩層反射鏡構(gòu)成的光學收集系統(tǒng)的的原理示意圖；
[0014] 圖3為實施方式二所述的Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖，x代表軸向尺寸，y代表徑向尺寸，單位均為mm;
[0015] 圖4為【背景技術(shù)】中，由多層橢球面反射鏡構(gòu)成的光學收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0016] 一：結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述的Xe介質(zhì)毛 細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng)，該光學收集系統(tǒng)采用內(nèi)嵌式WolterI型收集 系統(tǒng)實現(xiàn)，由多層圓桶狀反射鏡構(gòu)成，所述多層圓桶狀反射鏡依次共軸內(nèi)嵌，每層反射鏡由 一個回轉(zhuǎn)橢球面1和一個回轉(zhuǎn)雙曲面2連接而成，且該回轉(zhuǎn)橢球面1與該回轉(zhuǎn)雙曲面2具 有一個公共幾何焦點，即公共焦點4,各層反射鏡的公共焦點重合。
[0017] 圖1所示為本實施方式中的Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的結(jié)構(gòu)示意圖， 所述的光學收集系統(tǒng)位于真空室I內(nèi)，用于收集放電室內(nèi)毛細管發(fā)出的極紫外光。
[0018]圖2所示為兩層反射鏡構(gòu)成的光學收集系統(tǒng)，在光學收集系統(tǒng)的軸向剖面圖中， 每層反射鏡由一個橢球面1和一個雙曲面2構(gòu)成，二者具有公共焦點4。所述光學收集系統(tǒng) 工作時，極紫外光源位于雙曲面2的一個焦點3上，光源經(jīng)收集系統(tǒng)所成的像位于橢球面1 的另一焦點IF點處。
[0019] 本實施方式所述的光源收集系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的多層橢球面反射鏡收集系統(tǒng)相比，遠 場均勻性好、且反射率得到提高。
【具體實施方式】 [0020] 二：結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一所述的 Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng)的進一步限定，本實施方式中，所述 的光學收集系統(tǒng)由10層反射鏡構(gòu)成，最外層反射鏡最大直徑為458_。
[0021] 如圖3所示，10層反射鏡依次同軸嵌套，相鄰兩層的間距由內(nèi)向外依次增大。
[0022] 根據(jù)光學系統(tǒng)設計結(jié)果，反射鏡厚度為2?3mm，反射鏡最大直徑458mm，面型精度 Um量級，表面粗糙度nm量級。反射鏡材料采用LY-12鋁合金，此材料具有較小的熱膨脹系 數(shù)和較大的剛度，能夠提高光學收集系統(tǒng)的穩(wěn)定性。光學收集系統(tǒng)的參數(shù)如表1所示。
[0023] 表1光學收集系統(tǒng)的參數(shù)表
[0024]
[0025]
【主權(quán)項】
1. Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng)，其特征在于：該光學收集系 統(tǒng)采用內(nèi)嵌式Wolter I型收集系統(tǒng)實現(xiàn)，由多層圓桶狀反射鏡構(gòu)成，所述多層圓桶狀反射 鏡依次共軸內(nèi)嵌，每層反射鏡由一個回轉(zhuǎn)橢球面（1)和一個回轉(zhuǎn)雙曲面（2)連接而成，且該 回轉(zhuǎn)橢球面（1)與該回轉(zhuǎn)雙曲面（2)具有一個公共幾何焦點，即公共焦點（4)，各層反射鏡 的公共焦點重合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng)，其特 征在于：所述的光學收集系統(tǒng)由10層反射鏡構(gòu)成，最外層反射鏡最大直徑為458_。
【專利摘要】Xe介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源的光學收集系統(tǒng)，涉及e介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源技術(shù)。它為了解決常規(guī)的光源收集系統(tǒng)遠場均勻性不好、反射率低的問題。本發(fā)明采用內(nèi)嵌式Wolter I型收集系統(tǒng)實現(xiàn)，結(jié)合e介質(zhì)毛細管放電EUV光源特性獲得13.5nm極紫外輸出空間分布規(guī)律，設計反射鏡共十層，實現(xiàn)內(nèi)嵌式Wolter I型收集鏡。多層反射鏡依次共軸內(nèi)嵌，每層反射鏡由一個回轉(zhuǎn)橢球面和一個回轉(zhuǎn)雙曲面連接而成，回轉(zhuǎn)橢球面與回轉(zhuǎn)雙曲面具有一個公共焦點，各層反射鏡的公共焦點重合，最外層反射鏡最大直徑為458mm，提高了系統(tǒng)遠場均勻性和反射率。本發(fā)明適用于e介質(zhì)毛細管放電檢測用極紫外光源。
【IPC分類】G02B5-10, G03F7-20
【公開號】CN104570623
【申請?zhí)枴緾N201510084936
【發(fā)明人】王騏, 徐強, 趙永蓬
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月16日