專利名稱：一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質及其應用系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及放電等離子體光源的介質及其應用系統。
背景技術：
放電等離子體極紫外(EUV)光刻光源是指采用Xe介質，在毛細管放電Z箍縮機制下獲得波長為13. 5nm(2%帶寬)的輻射光并輸出，所述波長為13. 5nm(2%帶寬)的輻射光能夠實現22nm甚至更小的光刻線。EUV光刻機實際工作時要求中間焦點(IF點)功率穩定性良好，這也就要求提高毛細管放電時13. 5nm輻射光輸出穩定性。常規的毛細管放電極紫外(EUV)光刻光源中采用純Xe作為放電介質，13. 5nm輻射光輸出轉換效率，即2%帶寬13. 5nm輻射光輸出能量與輸入單脈沖能量之比低。采用在 Xe中摻入He后能夠提高13. 5nm輻射光輸出轉換效率，但與此同時在Xe氣流量較低時放電，毛細管兩端的電壓不能保證氣體能夠有效的擊穿，同時電流穩定性變差，使得輸出光功率穩定性變差，因而總體上不能獲得較高功率、穩定的13. 5nm輻射光輸出。現有的放電等離子體極紫外光刻光源系統采用單一氣體流量計，不能調控不同氣體流量。
發明內容
本發明要解決現有放電等離子體極紫外光刻光源采用Xe介質導致其13. 5nm輻射光功率過低和輸出穩定性差以及現有的放電等離子體極紫外光刻光源系統不能調控不同氣體流量的問題，而提供一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質及其應用系統。本發明一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質是Xe氣、He氣和Ar氣的混合氣，所述Xe氣、He氣和Ar氣的流量比為(0.2 2) (I 20) (I 20)。上述介質的應用系統由Xe氣瓶、He氣瓶、Ar氣瓶、Xe氣氣體流量計、He氣氣體流量計、Ar氣氣體流量計、毛細管、電極和高壓脈沖電源組成，其中Xe氣瓶通過Xe氣氣體流量計與毛細管相連，He氣瓶通過He氣氣體流量計與毛細管相連，Ar氣瓶通過氣氣體流量計與毛細管相連，兩個電極分別位于毛細管的兩端，高壓脈沖電源通過電極與毛細管相聯。在毛細管放電過程中，高電壓會使毛細管內沿著內表壁形成一層Xe等離子體殼層，主脈沖放電時通過等離子體的強電流，受自身磁場作用，產生強大的洛侖茲力，使等離子體沿徑向箍縮(Z箍縮)。在等離子體壓縮的過程中，等離子體同時受到排斥力、歐姆加熱，使得等離子體溫度升高，碰撞Xe離子產生更高價態的Xe離子，等離子體壓縮到半徑最小時達到300 ym，此時能夠實現EUV輻射光輸出。等離子體壓縮到最小半徑時毛細管內的等離子體是一個很細的等離子體柱，這個等離子體柱中的每一個微小段均可視為一個點光源，這個點光源將向四周4JI立體角范圍內均勻的輻射EUV輻射光，毛細管放電形成的EUV 輻射光，經過后續的極紫外光學收集系統，成像在中間焦點(IF)點，從而實現IF點一定功率的13. 5nm(2%帶寬)輻射光輸出。EUV光刻機實際工作時要求IF點功率穩定性良好，這也就要求提高毛細管放電時13. 5nm輻射光輸出穩定性。
在Xe氣流量為0. 2sccm Isccm時,采用純Xe或Xe+He氣放電時,氣體不易擊穿， 此時不能獲得穩定的13. 5nm輻射光輸出，在毛細管內充入Ar氣后，氣體能夠擊穿，此時等離子體良好壓縮能夠獲得13. 5nm輻射光輸出。同時由于擊穿性能變良好，使得放電電流變穩定，而電流與13. 5nm輻射光強近似成線性變化，因而可以認為提高了 13. 5nm輻射光輸出功率穩定性。本發明的有益效果是本發明通過在Xe氣中摻入He氣，將13. 5nm輻射光輸出功率提高了 2% ;同時，通過在毛細管內同時充入Ar氣，提高了氣體放電時氣體擊穿性能和 13. 5nm輻射光輸出功率穩定性；本發明中Xe、He、Ar三種氣體的流量通過三個氣體流量計控制，可根據實際需要改變三者在毛細管內的氣壓，獲得較高輸出功率及穩定的13. 5nm輻射光。本發明用于放電等離子體極紫外光刻光源。
圖I是本發明用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統結構圖，I是 Xe氣瓶，2是He氣瓶，3是Ar氣瓶，4是Xe氣氣體流量計、5是He氣氣體流量計、6是Ar氣氣體流量計，7是毛細管，8是電極片，9是高壓脈沖電源，10是EUV輻射光；圖2是采用本發明實施例二的介質放電所得的輻射光譜和采用純Xe氣放電所得的輻射光譜，實線譜圖代表放電所采用的是實施例二的介質，虛線譜圖代表放電所采用的是純Xe氣介質。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉的具體實施方式
，還包括各具體實施方式
之間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質是 Xe氣、He氣和Ar氣的混合氣，所述Xe氣、He氣和Ar氣的體積流量比為(0.2 2) (I 20) (I 20)。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是Xe氣、He氣和Ar氣的體積流量比為(0. 5 I) (2 10) (2 10)。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統由Xe氣瓶I、He氣瓶2、Ar氣瓶3、Xe氣氣體流量計4、He氣氣體流量計5、Ar氣氣體流量計6、毛細管7、電極8和高壓脈沖電源9組成，其中Xe氣瓶I通過Xe氣氣體流量計4與毛細管7 相連，He氣瓶2通過He氣氣體流量計5與毛細管7相連，Ar氣瓶3通過Ar氣氣體流量計 6與毛細管7相連，兩個電極8分別位于毛細管7的兩端，高壓脈沖電源9通過電極8與毛細管7相聯。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
三不同的是通過Xe氣氣體流量計
(4)、He氣氣體流量計(5)和Ar氣氣體流量計(6)的氣體的體積流量比為(0. 2 2) (I 20) (I 20)。其它與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
三不同的是通過Xe氣氣體流量計(4)、He氣氣體流量計(5)和Ar氣氣體流量計(6)的氣體的體積流量分別為Xe氣
0.2sccm 2sccm, He 氣Isccm 20sccm, Ar 氣Isccm 20sccm。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
三不同的是通過Xe氣氣體流量計(4)、He氣氣體流量計(5)和Ar氣氣體流量計￠)的氣體的體積流量分別為Xe氣
0.5sccm Isccm, He 氣2sccm IOsccm, Ar 氣2sccm lOsccm。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
三至六之一不同的是所述毛細管
(7)的材質為三氧化二招，毛細管(7)的內徑為2mm IOmm,長度為5mm 12mm。其它與具體實施方式
三或六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
三至七之一不同的是所述高壓脈沖電源(9)的輸出電壓為20kV 40kV。其它與具體實施方式
三至七之一相同。采用以下實施例驗證本發明的有益效果實施例一本實施例一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質是Xe氣、He氣和Ar氣的混合氣，所述氣體的體積流量分別為Xe氣2sccm、He氣4sccm、Ar氣4sccm。實施例二 (請參考附圖I)本實施例用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統由Xe氣瓶l、He氣瓶2、Ar氣瓶3、Xe氣氣體流量計4、He氣氣體流量計5、Ar氣氣體流量計6、毛細管7、電極 8和高壓脈沖電源9組成，其中Xe氣瓶I通過Xe氣氣體流量計4與毛細管7相連，He氣瓶 2通過He氣氣體流量計5與毛細管7相連，Ar氣瓶3通過Ar氣氣體流量計6與毛細管7 相連，兩個電極8分別位于毛細管7的兩端，高壓脈沖電源9通過電極8與毛細管7相聯。本實施例用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統的使用方法是打開氣瓶，將Xe氣、He氣和Ar氣分別通過Xe氣氣體流量計4、He氣氣體流量計5和Ar氣氣體流量計6同時充入到毛細管7內，高壓脈沖電源9的輸出電壓為25kV，得到EUV輻射光 10 ;所述氣體的體積流量分別為Xe氣I為2sccm、He氣2為4sccm、Ar氣3為4sccm。本實施方式的氣體流量計是北京七星華創電子股份有限公司生產的、型號為 D07-19B ;毛細管的材質為三氧化二鋁，毛細管的內徑為5mm，長度為10mm，毛細管結構穩定，保證氣體放電時不影響輸出光功率。采用本實施例的介質和純Xe氣介質放電，與純Xe氣介質(Xe氣的流量為
0.7sccm)相比，如圖I所示，實線譜圖代表放電所采用的是實施例二的介質，虛線譜圖代表放電所采用的是純Xe氣介質,采用純Xe氣放電時,氣體不易擊穿,不能獲得穩定的13. 5nm 輻射光輸出，本實施例中通過三個氣體流量計控制Xe、He、Ar三種氣體的流量，采用本實施例的介質后，氣體較易擊穿，此時等離子體良好壓縮能夠獲得13. 5nm輻射光輸出，輸出功率提高了 2%;同時由于擊穿性能變良好，使得放電電流變穩定，而電流與13. 5nm輻射光強近似成線性變化，提高了 13. 5nm輻射光輸出功率穩定性。
權利要求
1.一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質，其特征在于用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質是Xe氣、He氣和Ar氣的混合氣，所述Xe氣、He氣和Ar氣的體積流量比為(0. 2 2) (I 20) (I 20)。
2.根據權利要求I所述的一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質，其特征在于 Xe氣、He氣和Ar氣的體積流量比為(0. 5 I) (2 10) (2 10)。
3.如權利要求I所述的一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統，其特征在于用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統由Xe氣瓶(l)、He氣瓶(2)、 Ar氣瓶(3) ,Xe氣氣體流量計(4) ,He氣氣體流量計(5) ,Ar氣氣體流量計(6)、毛細管(7)、 電極⑶和高壓脈沖電源(9)組成，其中Xe氣瓶⑴通過Xe氣氣體流量計⑷與毛細管(7)相連，He氣瓶⑵通過He氣氣體流量計(5)與毛細管(7)相連，Ar氣瓶(3)通過Ar 氣氣體流量計(6)與毛細管(7)相連，兩個電極(8)分別位于毛細管(7)的兩端，高壓脈沖電源(9)通過電極⑶與毛細管(7)相聯。
4.根據權利要求3所述的一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統， 其特征在于通過Xe氣氣體流量計(4)、He氣氣體流量計(5)和Ar氣氣體流量計￠)的氣體的體積流量比為(0.2 2) (I 20) (I 20)。
5.根據權利要求3所述的一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統， 其特征在于通過Xe氣氣體流量計(4)、He氣氣體流量計(5)和Ar氣氣體流量計(6)的氣體的體積流量分別為；Xe氣0. 2sccm 2sccm，He氣Isccm 20sccm，Ar氣Isccm 20sccmo
6.根據權利要求3所述的一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統， 其特征在于通過Xe氣氣體流量計(4)、He氣氣體流量計(5)和Ar氣氣體流量計(6)的氣體的體積流量分別為；Xe氣0. 5sccm Isccm, He氣2sccm IOsccm, Ar氣2sccm IOsccm0
7.根據權利要求3所述的一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統， 其特征在于所述毛細管(7)的材質為三氧化二鋁，毛細管(7)的內徑為2mm 10mm，長度為 5mm 12mm0
8.根據權利要求3至7中任意一項權利要求所述的一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質的應用系統，其特征在于所述高壓脈沖電源(9)的輸出電壓為20kV 40kV。
全文摘要
一種用于放電等離子體極紫外光刻光源的介質及其應用系統，它涉及放電等離子體光源的介質及其應用系統。本發明要解決現有放電等離子體EUV光源采用Xe介質導致其輻射光功率過低和穩定性差以及現有放電等離子體EUV光源系統不能調控不同氣體流量的問題。本發明的介質是體積流量比為(0.2～2)∶(1～20)∶(1～20)的Xe氣、He氣和Ar氣的混合氣，其應用系統由Xe氣瓶、He氣瓶、Ar氣瓶、Xe氣氣體流量計、He氣氣體流量計、Ar氣氣體流量計、毛細管、電極和高壓脈沖電源組成。本發明將13.5nm輻射光輸出功率提高2％，同時提高了氣體擊穿性能和輻射光輸出功率穩定性。本發明用于放電等離子體極紫外光刻光源。
文檔編號H01J17/20GK102543630SQ201210026159
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月7日 優先權日2012年2月7日
發明者徐強, 王騏, 趙永蓬 申請人:哈爾濱工業大學