一种极紫外光产生方法及等离子体箍缩系统装置与流程

本发明涉及光刻，特别涉及一种极紫外光产生方法及等离子体箍缩系统装置。

背景技术：

1、极紫外光刻技术对推动集成电路发展具有重要作用。极紫外光源是极紫外光刻技术的源头，其技术水平直接制约了光刻技术的发展。目前，可以通过两条路径获得大规模生产的极紫外光光源，分别是:激光等离子体和气体放电等离子体。

2、激光等离子体极紫外光辐射是指高强度的脉冲激光辐照在靶材表面，产生高温高密度等离子体，进而向外辐射极紫外光辐射。激光等离子体具有光源尺寸，稳定性高，可控性强等优点，但是该方法获得极紫外光辐射的输出能量经过了电能转化为光能再转化为等离子体能的三级转化，能量转化效率低。气体放电等离子体极紫外光辐射是指介质在高压情况下产生放电，进而产生放电电流和磁场，等离子体在电磁场中受洛伦兹力的作用向轴心压缩形成箍缩等离子体。由于在压缩过程中离子、电子和原子之间的碰撞形成了高温高密度等离子体，进而向外辐射极紫外光。上述现有技术方案中其最终产生的极紫外光的输出功率较低。

技术实现思路

1、为了解决现有的箍缩系统中产生极紫外光过程中极紫外光的输出功率较低问题，本发明提供一种极紫外光产生方法及等离子体箍缩系统装置。

2、本发明为解决上述技术问题，提供如下的技术方案：一种极紫外光产生方法，包括以下步骤：

3、提供漏电流和电流脉冲；

4、提供氙气，基于漏电流于预设位置对氙气进行预电离获得初始等离子体；

5、采用皮秒脉冲在预设延迟时间内对初始等离子体进行优化得到优化后等离子体；

6、提供电流脉冲作用于优化后等离子体形成极紫外光。

7、优选地，所述预设延迟时间的范围为200ns~400ns。

8、优选地，采用皮秒脉冲在预设延迟时间内对初始等离子体进行优化之前进一步包括：

9、基于预设功率的激光器发射皮秒脉冲以将初始等离子体进行优化；

10、所述预设功率为5kw~6kw。

11、优选地，所述皮秒脉冲的脉冲能量为5~10mj。

12、优选地，采用皮秒脉冲在预设延迟时间内对初始等离子体进行优化包括：

13、采用皮秒脉冲照射初始等离子体后，使其电导率、电子温度和平均价态数至少之一种参数均较初始等离子体得到提升，进而对初始等离子体完成优化。

14、优选地，所述电流脉冲的电流幅值为25ka~40ka，脉宽为100ns~180ns。

15、优选地，所述极紫外光的输出功率为9-10w。

16、本发明为解决上述技术问题，提供又一技术方案如下：一种等离子体箍缩系统装置，应用于上述的极紫外光产生方法，包括：

17、电脉冲模块：用于产生漏电流和电流脉冲；

18、激光器：用于发射皮秒脉冲；

19、控制系统：用于控制激光器于预设延迟时间内发射皮秒脉冲以使初始等离子体得到优化；

20、箍缩装置：用于接收皮秒脉冲以得到优化后等离子体，基于电流脉冲的作用下优化后等离子体可通过箍缩装置产生极紫外光。

21、所述箍缩装置包括反应室，所述电脉冲模块包括磁脉冲压缩模块和电脉冲电源；

22、所述反应室设置有用于接收氙气的通气孔；所述磁脉冲压缩模块分别与所述箍缩装置和所述电脉冲电源电性连接，用于产生漏电流和电流脉冲。

23、优选地，所述箍缩装置还包括发射装置，所述发射装置容置于所述反应室内，所述发射装置具有输出端和输入端，所述输入端用于接收所述激光器产生的皮秒脉冲，所述输出端用于产生极紫外光。

24、与现有技术相比，本发明所提供的一种极紫外光产生方法及等离子体箍缩系统装置，具有如下的有益效果：

25、1.本发明实施例提供的一种极紫外光产生方法，包括以下步骤：提供漏电流和电流脉冲；提供氙气，基于漏电流于预设位置对氙气进行预电离获得初始等离子体；采用皮秒脉冲在预设延迟时间内对初始等离子体进行优化得到优化后等离子体；提供电流脉冲作用于优化后等离子体形成极紫外光。皮秒脉冲产生初始等离子体的电导率要高于纳秒情况，而高电导率可以增加初始等离子体和电能的耦合率，进而增加了极紫外光辐射效率，间接增大了光源的输出功率。相比于纳秒激光器，皮秒脉冲使得初始等离子体的透明度好，产生的极紫外光辐射强度高，即光源输出功率高。

26、2.本发明实施例的所述预设延迟时间的范围为200ns~400ns。通过合理设置延迟时间为200ns~400ns，进而使得初始等离子体不会受延迟时间的影响而发送重组，进而影响到最终极紫外光的转换效率。

27、3.本发明实施例的采用皮秒脉冲在预设延迟时间内对初始等离子体进行优化之前进一步包括：基于预设功率的激光器发射皮秒脉冲以将初始等离子体进行优化；所述预设功率为5kw~6kw。皮秒激光器采用良好的锁模技术，可提供高功率窄线宽的超短皮秒脉冲，具有良好的长期稳定性，利用皮秒脉冲在指定的延迟时间中能够产生非常稳定的高功率作用，利于初始等离子体状态的调节。

28、4.本发明实施例的皮秒脉冲的脉冲能量为5~10mj。通过激光器提供高功率窄线宽的超短皮秒脉冲辅助无电极箍缩装置放电，提高了极紫外光光源的输出功率。

29、5.本发明实施例的电流脉冲的电流幅值为25ka~40ka，脉宽为100ns~180ns。电流脉冲可将优化后等离子体作用为高温高密度的初始等离子体，且在电流脉冲的持续作用下，初始等离子体形成初始等离子体回路，并箍缩形成极紫外光。

30、6.本发明实施例的极紫外光的输出功率为9-10w。本实施例通过皮秒脉冲控制初始等离子体，增大了初始等离子体的电导率，即增大了初始等离子体与电能之间的耦合率，进而增大光源的转换效率，也间接增大了光源的输出功率。

31、7.如权利要求1所述的极紫外光产生方法，其特征在于：所述极紫外光的转换效率为20%~60%。通过皮秒脉冲对等离子进行优化以改变初始等离子体状态，减小高能离子碎屑的产生，提高了极紫外光的转换效率。

32、8.本发明实施例还提供一种等离子体箍缩系统装置，具有与上述一种极紫外光产生方法相同的有益效果，在此不做赘述。

33、9.本发明实施例的箍缩装置包括反应室，电脉冲模块包括磁脉冲压缩模块和电脉冲电源；所述反应室设置有用于接收氙气的通气孔；所述磁脉冲压缩模块分别与所述箍缩装置和所述电脉冲电源电性连接，用于产生漏电流和电流脉冲。电脉冲电源用于提供电流，电流输送至磁脉冲压缩模块后对磁脉冲压缩模块内的电容进行充电，且充电过程中会产生漏电流，漏电流可以用于对氙气进行预电离，而当电容充满后，电流进一步受磁脉冲压缩模块压缩后形成电流脉冲，最终在电流脉冲作用下优化后等离子体即可箍缩形成极紫外光，简单便捷。

34、10.本发明实施例的箍缩装置还包括发射装置，所述发射装置容置于所述反应室内，所述发射装置具有输出端和输入端，所述输入端用于接收所述激光器产生的皮秒脉冲，所述输出端用于产生极紫外光。箍缩装置为无电极箍缩装置，由于没有电极的存在，减小了系统的热负载，延长了等离子箍缩系统装置内的光学系统的使用寿命。