高亮度LPP源和用于产生辐射并减少碎屑的方法技术

一种用于产生短波长辐射的高亮度LPP源和方法，所述LPP源包括：真空腔室(1)，其具有用于让激光束(7)聚焦到相互作用区域(5)中的输入窗口(6)，用于让短波长辐射束(9)出射的输出窗口(8)；旋转靶标组件(3)，其具有环形凹槽(11)；靶标(4)，其是通过离心力形成在环形凹槽(11)的远侧壁(13)的表面上的熔融金属层，环形凹槽的近侧壁(14)被设计为提供在所述相互作用区域与输入窗口、输出窗口之间的视线，尤其是在激光脉冲期间。一种减少碎屑颗粒的方法，包括使用足够高的靶轨道速度，使离开所述旋转靶标组件的碎屑颗粒的液滴部分不被导向输入窗口和输出窗口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高亮度LPP源和用于产生辐射并减少碎屑的方法
本专利技术涉及高亮度辐射源，用于产生短长波辐射，包括X射线、极紫外或真空紫外，但主要为波长为13.5nm的极紫外EUV领域，并且涉及用于从高温激光产生的等离子体(LPP)产生辐射以及减少碎屑的方法。应用范围包括各种类型的检查，例如在光刻工艺的工作波长下进行的光化EUV掩模检查。
技术介绍
用于大规模生产结构尺寸为10nm或更小尺寸的集成电路IC的新一代投影光刻技术基于使用在13.5+/-0.135nm范围内的EUV辐射，其对应于多层Mo/Si镜的有效反射。IC的无缺陷控制是现代纳米光刻技术最重要的计量过程之一。光刻生产的总体趋势是从在大规模生产中非常耗时且成本高昂的IC检查转向光刻掩模分析。在出现掩膜缺陷的情况下，它们会被光刻胶投射到硅基板上，从而在印刷芯片上导致缺陷。EUV光刻中的掩模是Mo/Si镜，在该镜的顶部为由吸收13.5nm波长辐射的材料施加的拓扑图案。掩模检查过程中最有效的方法是在相同的波长下进行光化辐射，即辐射，其波长与光刻的工作波长一致，即所谓的光化检查。通过波长为13.5nm的辐射进行扫描允许以高于10nm的分辨率检测缺陷。因此，在生产过程以及在整个操作期间进行无缺陷光刻掩模的控制是EUV光刻的主要挑战之一，同时，创建了一种用于诊断光刻掩模的设备及其关键元件(高亮度光化源)是EUV光刻技术发展的重点。为了这些目的，需要在13.5+/-0.135nm的光谱带中具有高亮度辐射В13,5≥100W/mm2·sr、具有很小的扩展量G＝S·Ω≤10-3mm2sr(S是以mm2为单位的源面积，Ω输出EUV辐射的球面立体角)的EUV源的基础上开发相对紧凑和经济的设备。EUV光刻的辐射源使用由强激光系统(包括CO2激光器)产生的Sn等离子体。这种源的EUV辐射功率超过EUV掩模检查所需功率的几个数量级。因此，由于过度的复杂性和成本，它们不能在掩模检查中使用。因此，需要其他方法来产生高亮度EUV源，以对EUV掩模进行光化检查。根据从2007年11月12日发布的专利US7307375中已知的一种方法，在EUV辐射的高亮度源中，脉冲感应放电被用于在气体(特别是Xe)中产生无电极Z形夹。该设备包括脉冲电源系统，该系统连接到磁芯的初级绕组线圈，该线圈围绕放电区域的一部分。在这种情况下，所述Z形夹形成在绝缘陶瓷SiC套筒的内部，其开口直径约为3mm。这导致足够强的腐蚀，并且意味着套筒需要频繁地定期更换。该源的特点是简单、紧凑且成本较低。但是，辐射等离子体的尺寸相对较大，并且该源的最大报告亮度～10W/mm2sr低于许多应用的要求，包括光刻掩模检查的要求。在根据2015年3月19日发布的专利申请US20150076359的设备中，很大程度上避免了这一缺点，该专利申请还包括一种用于从激光产生的等离子体产生EUV辐射的新方法。在本专利技术的实施例中，靶材是氙，其被冷冻到由液氮冷却的旋转圆筒的表面上。由收集镜收集的激光等离子体辐射被引导至中间焦点。该设备和方法允许在EUV范围内实现小尺寸的等离子体发射，其具有高达80W/mm2.sr的更大的辐射源亮度，不具有任何光学器件污染。该方法的缺点包括等离子体形成靶材的效率不足和氙的高成本，这需要复杂的系统进行再循环。从2012年3月1日发布的专利US8344339中，已知一种用于从激光产生的等离子体产生EUV辐射的装置，该装置包括：真空腔室，其容纳由形成等离子体的靶材制成的旋转杆，用于激光束聚焦在激光束和靶的相互作用区域的输入窗口，从激光产生的等离子体产生的EUV束射出一个输出窗口朝向光学收集器。该产生EUV辐射的装置和方法的特征在于，锡Sn被用作最有效的等离子体形成靶材，并且除了旋转外，所述杆还进行往复的轴向运动。然而，这些装置和方法具有许多缺点，包括在装置的长期连续操作期间，在脉冲之间，靶的固体表面的轮廓不可再现，这影响了短波长辐射源的输出特性的稳定性。该设计的复杂性是另一个缺点，因为需要靶组件的复杂运动及其定期更换。在产生EUV辐射期间，会产生碎屑颗粒作为副产品，这会降低光学元件的表面。在这一源中产生的碎屑水平过高，严重限制了其应用的可能性。在辐射源运行期间作为等离子体的副产物生成的碎屑可以是高能离子、性原子和靶材簇的形式。例如，在2013年8月27日发布的美国专利8519366中公开的磁性减少技术被布置成施加磁场，从而至少减少带电的碎屑颗粒。在该专利中，用于在EUV辐射和/或X射线源中使用的碎屑减少系统包括一可旋转的箔捕集器以及用于向该箔捕集器供应缓冲气体的气体入口，从而使中性原子和靶材簇被有效减少。从2007年11月27日发布的美国专利7302043中已知的另一种减少碎屑的技术被布置成施加旋转的遮板组件，该组件被构造成在第一旋转周期期间允许短波长辐射通过至少一个孔，此后在第二旋转周期期间，旋转遮板阻止碎屑通过至少一个孔。但是，在紧凑的辐射源中使用这些减少碎屑的技术的复杂性意味着从技术上讲它们太难实施。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题涉及构建基于激光产生的等离子体的高亮度、低碎屑辐射源，其主要用于EUV计量、纳米和微观结构的检查，包括在EUV光刻中的光化检查。通过用于从激光产生的等离子体LPP产生短波长辐射的设备可以实现该目的，该设备包括真空腔室，该真空腔室包含与旋转靶标组件联接的旋转驱动单元，该旋转靶标组件将靶标提供给相互作用区域，还包括用于让脉冲激光束聚焦到相互作用区域中的输入窗口，用于让短波长辐射束出射的输出窗口，以及气体入口。该设备的特征在于，所述旋转靶标组件具有环形凹槽，其具有相对于旋转轴线的远侧壁和近侧壁；形成等离子体的靶材是位于环形凹槽内部的熔融金属，并且，所述靶标是通过离心力形成在环形凹槽的远侧壁的表面上的所述熔融金属的层；环形凹槽的近侧壁被设计为在相互作用区域与输入窗口、输出窗口之间提供视线，特别是在激光脉冲期间。在本专利技术的实施例中，环形凹槽的近侧壁具有布置在凹槽周向上的n对开口，在每对开口中，第一开口被设置用于让聚焦的激光束输入到相互作用区域中，第二开口被设置用于在激光脉冲期间让短波长辐射束从相互作用区域输出，其所遵从的频率f等于靶标组件旋转速度ν乘以开口对的数量n：f＝ν·n，还包括同步系统，该同步系统按照激光脉冲调节环形凹槽的旋转角度，该激光脉冲定时以在相互作用区域与输入窗口、输出窗口之间提供视线。在本专利技术的其他变型中，环形凹槽的近侧壁在凹槽的整个周边上具有狭缝，从而提供了在一侧的相互作用区域和另一侧的输入窗口、输出窗口之间的直接可见性。在本专利技术的实施例中，每一对开口可以被连接。在另一个实施例中，环形凹槽的近侧壁沿其整个周边具有狭缝，从而在相互作用区域与输入窗口、输出窗口之间提供视线。在本专利技术的实施例中，旋转靶标组件设置有用于靶材的固定加热系统。在本专利技术的一个优选实施例中，激光束和短波长辐射束位于穿过相互作用区域的旋转平面的一侧，并且，相互作用区域中的环形凹槽表面的法线向量位于该旋转平面的相反侧。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从激光产生的等离子体(LPP)产生短波长辐射束的设备，该设备包括：真空腔室(1)，其包含旋转驱动单元(2)，该旋转驱动单元联接到旋转靶标组件(3)，该旋转靶标组件将靶标(4)提供到相互作用区域(5)，用于让脉冲激光束(7)聚焦到相互作用区域中的输入窗口(6)，用于让短波长辐射束(9)出射的输出窗口(8)，以及进气口(10)，其特征在于，/n所述旋转靶标组件(3)具有环形凹槽(11)，该环形凹槽具有相对于旋转轴线(12)的远侧壁(13)和近侧壁(14)；/n等离子体形成靶材(15)是位于所述环形凹槽(11)内部的熔融金属，并且，所述靶标(4)是通过离心力形成在所述环形凹槽(11)的远侧壁(13)的表面(16)上的一层所述熔融金属；/n并且，所述环形凹槽(11)的近侧壁(14)被设计为在相互作用区域(5)与输入窗口(6)、输出窗口(8)之间提供视线，特别是在激光脉冲期间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171124 RU 20171410421.一种用于从激光产生的等离子体(LPP)产生短波长辐射束的设备，该设备包括：真空腔室(1)，其包含旋转驱动单元(2)，该旋转驱动单元联接到旋转靶标组件(3)，该旋转靶标组件将靶标(4)提供到相互作用区域(5)，用于让脉冲激光束(7)聚焦到相互作用区域中的输入窗口(6)，用于让短波长辐射束(9)出射的输出窗口(8)，以及进气口(10)，其特征在于，
所述旋转靶标组件(3)具有环形凹槽(11)，该环形凹槽具有相对于旋转轴线(12)的远侧壁(13)和近侧壁(14)；
等离子体形成靶材(15)是位于所述环形凹槽(11)内部的熔融金属，并且，所述靶标(4)是通过离心力形成在所述环形凹槽(11)的远侧壁(13)的表面(16)上的一层所述熔融金属；
并且，所述环形凹槽(11)的近侧壁(14)被设计为在相互作用区域(5)与输入窗口(6)、输出窗口(8)之间提供视线，特别是在激光脉冲期间。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述环形凹槽(11)的近侧壁(14)具有n对开口(17)和(18)，所述n对开口布置在凹槽周向上，在每一对开口中，第一开口(17)被设置用于让聚焦的激光束(7)入射到相互作用区域(5)中，第二开口(18)被设置用于在激光脉冲期间使短波长辐射束(9)从相互作用区域出射，所述激光脉冲遵从的频率f等于靶标组件旋转速度(v)乘以所述开口对的数量n：
f＝v×n
所述设备还包括同步系统，该同步系统按照激光脉冲调节环形凹槽(11)的旋转角度，该激光脉冲被定时为在相互作用区域(5)与输入窗口(6)、输出窗口(8)之间提供视线。


3.根据权利要求2所述的设备，其中，每一对开口(17)和(18)是连接的。


4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述环形凹槽(11)的近侧壁(14)具有沿其整个周边的狭缝，从而在所述相互作用区域(5)与输入窗口(6)、输出窗口(8)之间提供视线。


5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旋转靶标组件(3)设置有用于靶材(15)的固定加热系统(28)。


6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光束(7)和所述短波长辐射束(9)位于穿过所述相互作用区域(5)的旋转平面(19)的一侧，并且，所述相互作用区域(5)中的环形凹槽表面(16)的法向矢量(20)位于所述旋转平面(19)的相反侧。


7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光束(7)和所述短波长辐射束(9)位于穿过所述相互作用区域(5)的旋转平面(19)的一侧，并且，所述旋转驱动单元(2)位于所述旋转平面(19)的相反侧。


8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述环形凹槽(11)设置有盖(21)。


9.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述环形凹槽(11)的近侧壁(14)和输入窗口(6)之间的聚焦激光束(7)的一部分被第一壳体(22)围绕，在该第一壳体中提供从输入窗口(6)到环形凹槽(11)的近侧壁(14)的气流，并且，在环形凹槽(11)的近侧壁(14)和输出窗口(8)之间的短波长辐射束(9)的一部分被第二壳体(23)围绕，在该第二壳体中提供从输出窗口(8)到所述环形凹槽(11)的近侧壁(14)的气流。


10.根据权利要求9所述的设备，其中，用于产生磁场的装置(26)布置在第一壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：AY维诺科霍多夫，VV伊万诺夫，KN科舍列夫，MS克里沃科里托夫，VM克里夫森，AA拉什，VV梅德韦德夫，YV西德尔尼科夫，OF雅库舍夫，
申请(专利权)人：RNDISAN有限公司，伊斯泰克私人有限公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯;RU