脉冲激光辐照液滴锡靶等离子体极紫外辐射的实验研究

采用波长13.5 nm的极紫外光作为曝光光源的极紫外光刻技术是最有潜力的下一代光刻技术之一,它是半导体制造实现10 nm及以下节点的关键技术.获得极紫外辐射的方法中,激光等离子体光源凭借转换效率高、收集角度大、碎屑产量低等优点而被认为是最有前途的极紫外光源.本文开展了脉冲TEA-CO2激光和Nd:YAG激光辐照液滴锡靶产生极紫外辐射的实验,对极紫外辐射的谱线结构以及辐射的时空分布特性进行了研究.实验发现:与TEA-CO2激光相比,较高功率密度的Nd:YAG激光激发的极紫外辐射谱存在明显的蓝移;并且激光等离子体光源可以认为是点状光源,其极紫外辐射强度随空间角度变化近似满足Lambertian分布.

基于强激光辐照固体锡靶产生极紫外光源的实验研究

建立了一套利用高功率YAG激光器辐照固体锡靶产生高转换效率极紫外光(extreme ultraviolet)源的实验装置.利用建立的实验装置开展了极紫外光源的强度和转换效率与抽运激光强度关系的实验研究,发现极紫外光源的转换效率随抽运激光强度的变化具有饱和效应.实验发现:当抽运激光能量达到250mJ时,极紫外光源的转换效率最高,波长为13.5nm处0.27nm带宽范围内的极紫外光源的能量转换效率为1.6%,此时对应的激光强度为1.8×1011W/cm2.

极紫外光源锡液滴靶的检测研究

采用正交放置的两路CCD,基于图像采集及处理的方法,建立了极紫外光源锡液滴靶发生装置的锡液滴检测系统,可以实时监测锡液滴的运动状态及稳定性。对本实验室频率为34kHz的锡靶发生器产生的液滴进行了锡液滴监测实验。监测结果显示,锡液滴直径约为137μm,平均间距为375μm,稳定性较好,并对水平面上横向稳定性进行了分析。

双脉冲激光锡等离子体数值模拟研究

为了提高13.5 nm激光锡等离子体光源的极紫外辐射转换效率,双脉冲技术是一种行之有效的方法,通过数值模拟获得基于双脉冲激光驱动的液滴锡靶等离子体参数的演化行为与辐射机理对设计优化实验方案具有重要意义。利用Flash代码数值模拟研究了双脉冲激光辐照液滴锡靶产生的等离子体在不同波长组合及延时情形下的演化行为,研究结果表明:在双脉冲的时间延时间隔恒定时,主脉冲激光能量的增加会提高等离子体羽辉膨胀速度,导致更高的等离子体温度。随着CO_(2)激光与光纤激光脉冲之间延时的增加,靶材表面等离子体的峰值电子密度逐渐减少,渐趋于临界电子密度,等离子体冕区的电子温度呈下降趋势,且由等温膨胀转换为绝热膨胀的时间间隔增加。CO_(2)激光与光纤激光组合驱动的锡等离子体具有更加合适的极紫外辐射等离子体温度,具有获得较高极紫外辐射转换效率的潜力。

激光锡等离子体极紫外光谱的优化研究

激光等离子体EUV光源对于集成电路纳米尺度器件的制造具有重要意义。激光等离子体EUV光谱的优化是EUV光源广泛使用的前提,所以本文通过增大入射激光能量,改变光斑大小和脉冲数方法优化Sn靶EUV光谱。结果表明,Sn靶EUV光谱强度随着入射激光能量的增加而增加。通过改变透镜位置,使得光谱增强到1.27倍。此外,利用碰撞–辐射模型(CR模型)建立Sn离子分布与电子温度的对应关系。

极紫外光刻光源的研究进展及发展趋势

随着芯片特征尺寸的不断减小,借助193 nm准分子光源的浸没式深紫外光刻技术已进入瓶颈,使用多次曝光技术的工艺路线也已到达目前的商用极限。极紫外光刻(EUVL)采用13.5 nm的极紫外光源,被认为是下一代光刻商用化路线必需的技术。综述了激光等离子体13.5 nm EUVL光源的原理和最新进展,分别从驱动光源、靶材、收集镜等关键子系统展开介绍。讨论了激光等离子体光源进一步发展过程中需要解决的问题,如提升激发光功率、提高转换效率及延长光源寿命,特别分析了日本Gigaphoton公司和荷兰ASML公司的EUVL光源装置。