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#30340;碳氢等离子体由于其质量小,膨胀速度快,有效地减小了对EDR区域发出EUV辐射的影响,相比于传统平面Sn靶材,EUV辐射的转化效率提高了1.4倍.2005年,Y.Shimada等人[12]将厚度为1μm的Sn涂在直径为微米量级的球形塑料靶材上,优化塑料靶材直径后,最终在直径为400μm靶材上,得到了最大3%的转化效率.图4腔限型等离子体EUVL光源[16]
Fig.4EUVLlightsourcegenerationbycavity-confinedplasma[16]
图5(a)为在块状靶材中冷等离子体横向膨胀示意图,(b)为用Sn条靶材限制膨胀示意图[17]
Fig.5Schematicillustrationof(a)thelaterallyexpandedcoldplasmaintheslabtarget,and(b)theconfinementofplasmaexpansionusingtheSnstripetarget[17]
同时,除了各种固体形式的靶材外,人们还尝试用液滴状的靶材来获得EUV辐射.2004年P.A.C.Jansson等人[18]通过喷射液体状的Sn靶材同激光作用产生等离子体,获得了2.5%EUV光转化效率.2016年,MasanoriKaku等人[19]尝试使用喷射液体SnO2靶材,如图6所示,并结合双脉冲入射机制也获得了较高的EUV光转化效率.
图6典型液滴靶实验装置原理图[19]
Fig.6Schematicdiagramofthetypicalexperimentalsetupusingdroplettarget[19]
除了与靶材的形状有关外,极紫外光源的转化效率可进一步通过改变激光参数,如激光波长[20],脉宽[21],入射光束聚焦情况[14-15]等条件进行优化.2007年,J.White等人[22]研究了不同激光波长对EUV转化效率的影响,在相同的能量条件下,分别使用CO2激光脉冲(波长为10.6μm)和Nd:YAG激光脉冲(波长为1064nm和355nm)在Sn靶中形成LPP产生EUV,发现使用CO2激光脉冲不仅产生的带内EUV相对强度较大,而且其最大CE是Nd:YAG激光脉冲LPPCE的2.2倍.2016年S.S.Harilal等人[23]研究了入射光束聚焦情况对EUVCE的影响,通过比较靶材上聚焦焦点时与最佳CE聚焦条件时的光斑尺寸,发现由于在焦点时激光脉冲与形成的等离子体之间不能充分的相互作用,导致CE在焦点前后形成双驼峰变化,焦点时比最佳CE聚焦条件时的CE值降低了近25%.同年,Kasperczuk等人解释了EUV转化效率随靶材上入射激光光束聚焦条件变化的原因,发现聚焦条件实质上影响了形成等离子体的状态,后续激光脉冲强度分布与已形成的等离子体的相互作用情况会最终影响实验结果.过高脉冲激光强度使得EDR区域温度过高,使大部分EUV发射来自稠密等离子区域中,而稠密区域中Sn等离子体有较大的不透明效应,导致在稠密等离子体区域中的EUV辐射不能有效的从等离子体中出射,降低了最终的CE.
光源碎屑的进一步有效减缓
LPP光源中,产生高温等离子体的同时会伴有一定数量的碎屑产生,其主要由高能离子,中性碎屑粒子,微粒团簇和熔融液滴组成[16].高能离子的速度约在106~107cm/s,中性原子碎屑稍慢于离子碎屑,速度最慢的是尺寸在微米量级以上的微粒团簇,速度在103cm/s左右[24].
一方面,碎屑的产生会对光源的光学收集系统造成严重的损伤和影响,主要有两种因素:一是高能碎屑离子溅射撞击多层膜反射镜表面,造成对其结构的损坏,二是能量低的中性碎屑粒子溅射并附着在多层膜反射镜表面,额外的吸收极紫外辐射并加热多层膜,进一步损坏其结构.这些都会造成多层膜反射镜反射率的降低,从而影响光源长时间的稳定工作[16].另一方面,产生的中性粒子碎屑和低电离状态的离子碎屑会强烈的吸收光源产生的EUV辐射,从而限制了EUV光源的转化效率.大规模的工业化生产要求光刻光源在工作30000小时后,多层膜收集系统效率下降幅度应保持在10%以内,因此,有效减少LPP中碎屑的产生是EUVL技术投入商业化生产前必须解决的关键问题之一.
2005年,TakeshiHigashiguchi等人[25]研究发现Sn靶光源中高能离子碎屑能量主要分布在3keV～7keV区间,并利用法拉第杯(FaradayCup,FC)和静电能量分析仪(ElectrostaticEnergyAnalyzer,ESEA)对光源产生离子碎屑的角分布和不同价态离子碎屑的动能分布情况进行了系统
光刻类论文范文文献
除了对碎屑本身的动力学性质进行研究之外,人们尝试使用多种方法来减缓光源的碎屑.人们发现填充缓冲气体和加载磁场等方法可以减缓碎屑的传播.2003年,Bollanti等人[27]用Kr气来控制钽LPP光源中的碎屑,结果显示缓冲气体显着地减少了到达多层膜反射镜表面的碎屑数量.2007年,S.S.Harilal等人[28]对使用磁场,环境缓冲气体及其联合作用对离子碎屑的影响作了较为系统的研究.发现缓冲气体可用来作为高能离子的缓和剂.相对其他气体对EUV辐射的吸收,氢,氦,和氩气在保证对13.5nmEUV输出影响较小的情况下[29],可使Sn离子碎屑的飞行距离大大缩短,加载磁场也可适当的减缓离子碎屑动能.人们还发现入射激光脉冲波长也会对EUV光源中的碎屑发射产生影响.2016年,A.Takahashi等人[30]对CO2(波长为10.6μm)和Nd:YAG的LPP(波长为1064nm)光源进行了对比研究,发现在相同激光能量下,CO2形成的LPP比Nd:YAGLPP产生的碎屑少3/4,但离子碎屑平均能量却高出3.7倍.人们也尝试采用改变靶材形状的方法来实现低碎屑.2006年,S.Namba等人[31]使用在空心塑料球上附着最优厚度Sn层的质量限制靶,来降低碎屑的产生,有效减少了Sn材料碎屑的形成.
此外,为了减小光源中碎屑的影响,人们还采用了双脉冲入射方案,通过选择适当强度的预脉冲,先与靶材相互作用产生低不透明度[32],低初始密度[33]的预等离子体,再通过主激光脉冲注入能量,既提高了EUV发射强度,又可以有效的减少碎屑的产生.2006年,Y.Tao和M.S.Tillack[34]使用双脉冲方案,使离子碎屑的动能减少了30多倍,中性碎屑粒子的能量也显着下降.双脉冲方法实质上是通过预脉冲与主脉冲组合产生的低浓度的预等离子体代替了高浓度靶材,从而有效减少过程中高能量碎屑粒子的产生.
国内关于EUVL光源方面的工作相关报道相对较少,据作者所知,中科院长春光机所应用光学国家重点实验室开展了气体靶,液体靶等形式的极紫外光源的研究[35],中科院上海光机所曾开展过锡固体靶激光等离子体极紫外光源的研究.另外,近期华中科技大学在国家重大科技专项的资助下开展了Sn液滴靶激光等离子体极紫外光源的研究[36],哈尔滨工业大学在国家自然基金重点项目的支持下开展了放电等离子体极紫外光源的工作[37]等.
3极紫外光刻—6.xnm极紫外光刻的光源研究
在图像产生,传输和变换的过程中,由于各种因素的影响,往往会使图像与被测物体或原始图像之间&
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