[发明专利]激光辅助放电极紫外光源预电离等离子体电子温度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及极紫外光刻光源离子状态的检测技术。

背景技术

为实现我国集成电路专用设备跨越式的发展，国家将2020年实现45nm～25nm刻线指定为微电子中长期发展规划，并由此制定了国家科技重大专项02专项。集成电路不同的技术时代是以其所加工器件的特征尺寸，即所能加工器件的最小尺寸为标志的，而推动半导体芯片集成度不断提高、器件特征尺寸不断缩小的源动力是光刻技术的改进和发展。

光刻技术是利用光将掩膜板上的图案烧蚀在半导体晶片上的光刻胶上，经过一系列处理后，便可得到刻蚀在晶片上完整的电路。光刻机分辨率的物理极限R决定了集成电路的最小特征尺寸(HalfPitch,HP)，表示为瑞利判据：

R=k1λNA---(1)]]>

式中k₁表示工艺因子，代表了处理过程中的技术难度，数值越小，难度越大；

λ表示曝光波长；

NA表示投影光刻物镜的数值孔径。

公式(1)体现了提高光刻机精度的大部分方法，可以通过分辨率增强技术减小工艺因子k₁，或者减小光刻机曝光波长λ，或者提高数值孔径NA的方法，提高光刻机分辨率R。其中，减小光刻机曝光波长是主要方法之一。随着光刻技术的发展，曝光波长逐渐减小，由最初可见光波段的g线(436nm)和紫外光波段的i线(365nm)发展到了深紫外波段的248nm和193nm，并在此基础上发展了193nm浸没式光刻机。采用双重曝光的193nm浸没式光刻技术已经实现了22nm刻线，并在离轴照明的条件下具有实现16nm刻线的能力，但这一技术将提高曝光过程中掩膜板处理步骤，降低集成电路的刻蚀速率，增加了工作成本。

在此情况下，为了实现更小特征尺寸的集成电路，采用更短曝光波长的13.5nm极紫外(EUV)光刻技术被提出来，其自1988年提出以来便得到了迅速的发展。EUV光源的技术方案主要有激光等离子体(LPP)EUV光源、放电等离子体(DPP)EUV光源及在DPPEUV光源发展起来的激光辅助放电(LDP)EUV光源，这三种光源的共同点均是获得电子温度30eV～50eV的Xe¹⁰⁺或Sn⁸⁺～Sn¹²⁺等离子体，通过4d-5p或4d-4p和4d-4f跃迁，实现13.5nm辐射光输出。

其中，LDPEUV光源指利用激光预电离Sn介质，产生预电离等离子体，随后快脉冲、大电流放电，Z箍缩预电离等离子体，形成高温高密度等离子体，实现13.5nm辐射光输出。激光气化固态介质产生预电离等离子体是LDP机制EUV光源的第一个关键物理过程，其形成的预等离子体作为后续快脉冲、大电流放电物理过程的初始条件，一定程度上决定了整个光源的转换效率。因此，必须测量不同工作条件下的预电离等离子体状态，从而为后续实现较高转换效率和较高功率的13.5nm辐射光输出提供技术支持。

然而，目前预电离等离子体状态检测技术需要依赖价格昂贵的设备，并且对检测条件要求非常苛刻，导致该方法不能很好的推广。

发明内容

本发明的目的是为了解决激光辅助放电EUV光源预电离等离子体电子温度测量依赖价格昂贵的设备，并且检测条件苛刻的问题，提供一种激光辅助放电极紫外光源预电离等离子体电子温度测量方法。

本发明所述的激光辅助放电极紫外光源预电离等离子体电子温度测量方法包括以下步骤：

步骤一、使激光器发出的激光脉冲经过聚焦系统后作用在Sn靶上，产生Sn的初始等离子体，测量所述初始等离子体的发射光谱；

步骤二、从初始等离子体的发射光谱中选取至少两条谱线，所选取的所有谱线至少对应两个不同的上能级，读取每条谱线的波长和强度，根据所述谱线的波长、强度及原子参数，计算得到等离子体的电子温度。