本发明专利技术公开了极紫外光源中一种用于提高光源极紫外辐射转换效率同时抑制离子碎屑的方法；主要是将极紫外光源的等离子体极紫外光辐射结束剩余的带电粒子重新利用。主要实施方案为利用磁场将激发源与靶材作用后形成的上述所有带电粒子回转到激发源与靶材的作用点重新被作用。该方法由于重新利用了已经处于电离状态的离子，这些离子更容易被较低能量的激光进一步电离而达到能够辐射出极紫外光的价态；提高了激发源能量的利用率。光源极紫外辐射的转换效率将得到显著提升；由于这些带电粒子被重新利用，它们中的大部分将不再能够到达极紫外光源的系统元件。这将能够大大的减少这些粒子对光源系统元件的损伤，从而提升系统元件的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种提高极紫外辐射转换效率的方法及装置
本专利技术属于极紫外(Extreme Ultraviolet, EUV)光源领域,该光源用于提供由原材料所产生的等离子体发出的EUV光并将其收集利用。更具体地，本专利技术涉及一种对极紫外光源中等离子体EUV辐射结束剩余的带电粒子重新利用的方法。这种重新利用不仅能够提高光源极紫外辐射的转换效率，也能够减少离子碎屑对整个光源系统元件的损伤。
技术介绍
近年来，随着半导体制造工业的迅速发展，极大规模集成电路的进一步细微化已经受到了光刻机分辨率的限制。光刻系统的分辨率为1?=1^*入/(嫩)，式中1^为标志光学镜片工艺水平的参数，λ为曝光光源波长，NA=n*Sin0为透镜数值孔径。极紫外光刻(Extreme Ultraviolet Lithography, EUVL)技术利用 13.5nm 或 6.Xnm 波段的极紫外光作为光刻机曝光光源进行芯片刻蚀。由于采用了更短波长的光，EUVL技术能大幅的提升刻蚀的分辨率。最新的国际半导体技术发展路线图(International Technology Roadmap forSemiconductors, ITRS)已将EUVL列为突破16nm和Ilnm节点的主要技术。产生EUV光的方法包括，但不限制于，将等离子体状态中具有处于EUV范围内发射谱线的材料激发成等离子体状态从而辐射出EUV光。诸如氙、锂、锡、铽、钆等材料或是其化合物的等离子体都能够辐射出EUV光。诸如激光激发或是电离激发等方法都能将以上材料激发到能够辐射出EUV的等离子体状态。对于各种激发方法，等离子体的形成都是在密闭的腔室中，比如真空腔室，并且需要使用各种类型的检测设备进行实时监测。除了产生EUV辐射，这些方法产生的等离子体都会在真空腔室中产生大量·不需要的副产品，比如热量，高能量的离子以及等离子体形成过程中产生的一些没有完全离化的原材料的原子或结块。这些副产品会潜在的损坏真空腔室中内部元件、探测器件或是减小它们的工作效率。但是，清洗或是替换在真空腔室内被污染或是损坏的内部元件或是探测器件成本较多，费工费时。特别是这些系统一般都相当复杂，在真空腔室被打开之后，在重新启动之前，腔室的清理、抽真空、调试过程都相当复杂。这种长时间的清理调试过程会对产品流水线生产产生不利的影响，会降低光源的整体工作效率。并且，由于各种副产品的生成消耗了很大一部分的激光的能量，激光的能量得不到有效的利用，从而我们收集到的EUV辐射的能量也相当有限。想得到更高的EUV辐射输出就需要更高的泵浦功率，也会浪费更多的资源来处理这些副产品。EUV光源较低的辐射输出功率限制EUV光刻在大规模生产中的利用。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种提升极紫外辐射转换效率的方法；本专利技术的目的在于通过重新利用极紫外光源中的等离子体EUV辐射结束剩余的带电粒子提高光源极紫外辐射转换效率，同时抑制离子碎屑损坏极紫外光源中的元件。本专利技术提供了一种提升极紫外辐射转换效率的方法，包括下述步骤:S1:产生能够辐射极紫外光的等离子体；S2:在所述等离子体中带电粒子形成位置的周围施加第一磁场，所述带电粒子在所述第一磁场的作用下运动至激发源与靶材的作用点，并被重新激发产生能够辐射极紫外光的等尚子体；S3:在激发源与靶材的作用点处施加第二磁场，逸出所述第一磁场限制的所述带电粒子在所述第二磁场的作用下沿着偏离光学元件表面方向运动。更进一步地，所述第一磁场由一个由多组环形电磁线圈形成的环形磁场叠加而成；所述第一磁场的磁力线为圆形的闭合线，闭合的磁力线经过等离子体的产生位置，且每条磁力线在此位置相切。更进一步地，所述产生所述第一磁场的线圈经过特殊处理，使得其形成的磁力线如同双绞线一样扭抱在一起闭合。从而解决简单环形磁场中正负电荷分离而发生电漂移的问题。这样，带电粒子在沿着磁场运动的时候形成的电场将随机变换，而不能够使带电粒子发生足够的漂移而碰撞到环形线圈。更进一步地，所述第二磁场为均匀磁场，所述第二磁场在等离子体形成位置上的磁力线的方向垂直于轴向，所述轴向为激光的方向；并且第二磁场与第一磁场在等离子体形成位置上的方向相同。本专利技术还提供了一种提高极紫外辐射转换效率的装置，包括高能脉冲激光、透镜、靶材提供装置和椭球收集镜，所述高能脉冲激光经透镜聚焦后与靶材提供装置提供的可持续靶材相互作用产生能够辐射极紫外光的等离子体；所述装置还包括:设置于所述等离子体中带电粒子形成位置的一对或多对电磁线圈，以及南北极相对放置的第一磁铁和第二磁铁；所述一对或多对电磁线圈产生第一磁场，带电粒子在所述第一磁场的作用下运动至激发源与靶材的作用点，并被重新激发产生能够辐射极紫外光的等离子体；所述第一磁铁和第二磁铁产生第二磁场，所述第二磁场的磁力线方向与所述第一磁场在等离子体形成位置处的磁力线方向相同；逸出所述第一磁场限制的带电粒子在所述第二磁场的作用下沿着偏离光学兀件表面方向运动。更进一步地，在多对电磁线圈中，将一对线圈以第一磁感线在等离子体形成位置上的切线为轴线做偏转一定的角度复制得到其他线圈，所有线圈形成的磁场叠加形成第一磁场。更进一步地，通过增加一对线圈中一个线圈绕制直径获得更多不同的环形磁场来增大第一磁场的收集角度。更进一步地，所述第一磁铁和第二磁铁在等离子体形成位置上形成的磁力线与所述第一磁场的磁力线相切；并且第二磁场与第一磁场在等离子体形成位置上的方向相同。本专利技术由于重新利用了已经处于电离状态的离子，这些离子更容易被较低能量的激光进一步电离而达到能够辐射出极紫外光的价态；而达到了提升激光能量的利用率的效果。这种重新利用能够有效的提高极紫外辐射的转换效率。同时，由于这些带电粒子被重新利用，它们将不再能够到达极紫外光源系统中的元件，这将能够大大的减少这些粒子对系统元件的损伤从而提升光学系统的使用寿命。【附图说明】图1是适用于产生EUV辐射的激光激发等离子体极紫外光源原理结构示意图；图2是本专利技术方案中离子经过磁场偏转的示意图；图3是第一磁场和第二磁场部分不意图；图4是第一磁场多组环形螺旋线圈的安装方式；图5是第一磁场采用多种尺寸环形螺旋线圈增大收集角的示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参考图1，该图给出了一种产生EUV辐射的光源:激光激发材料产生等离子体(Laser Produced Plasma,LPP)光源。尽管本专利技术诸多方面是参考激光产生等离子体光源来说明的，但是应该意识到的是，本专利技术应用于包括放电产生等离子体等其他类型的极紫外光源。继续参考图1，LPP光源的工作原理是:高能脉冲激光11经透镜12聚焦后与靶材提供装置13提供的可持续靶材相互作用。靶材受激光作用气化、电离。受激电离的等离子体15辐射出13.5nm或6.Xnm的极紫外光。椭球收集镜14有两个焦点:一个焦点在等离子体形成位置15,—个焦点为IF(Intermediate focus,中间焦点)16。极紫外波段的福射光被多层膜收集镜14反射到IF点16输出。但是，在光源产生极紫外辐射的同时，激光与靶材相互作用也本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提升极紫外辐射转换效率的方法，其特征在于，包括下述步骤：S1：产生能够辐射极紫外光的等离子体；S2：在所述等离子体中带电粒子形成位置的周围施加第一磁场，所述带电粒子在所述第一磁场的作用下运动并返回至激发源与靶材的作用点，并被重新激发产生能够辐射极紫外光的等离子体；S3：在激发源与靶材的作用点处施加第二磁场，逸出所述第一磁场限制的所述带电粒子在所述第二磁场的作用下沿着偏离光学元件表面方向运动。
【技术特征摘要】
1.一种提升极紫外辐射转换效率的方法，其特征在于，包括下述步骤: S1:产生能够辐射极紫外光的等离子体； S2:在所述等离子体中带电粒子形成位置的周围施加第一磁场，所述带电粒子在所述第一磁场的作用下运动并返回至激发源与靶材的作用点，并被重新激发产生能够辐射极紫外光的等离子体； S3:在激发源与靶材的作用点处施加第二磁场，逸出所述第一磁场限制的所述带电粒子在所述第二磁场的作用下沿着偏离光学元件表面方向运动。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一磁场由一个由多组环形电磁线圈形成的环形磁场叠加而成；所述第一磁场的磁力线为圆形的闭合线，闭合的磁力线经过等离子体的产生位置，且每条磁力线在此位置相切。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二磁场为均匀磁场，所述第二磁场在等离子体形成位置上的磁力线的方向垂直于轴向，所述轴向为激光的方向；并且第二磁场与第一磁场在等离子体形成位置上的方向相同。4.一种提高极紫外辐射转换效率的装置，包括高能脉冲激光、透镜、靶材提供装置和椭球收集镜，所述高能脉冲激光经透镜聚焦后与靶材提供装置提供的可持续靶材相互作用产生能够辐射极紫外光的等离子体；其特征在于，所述装置还包括:...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿，王新兵，朱海红，左都罗，陆培祥，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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