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suredEUVemissionpeakvaluefromthewaterdropletplasmaversusthelasershotnumberbyusingaSyncOutsignalfromthepiezo-actuatorpowersupplytotriggertheYAGlaser.(b)ThemeasuredEUVemissionpeakvaluefromawaterplasmaversuslasershotnumberbyusingapulsedHe–NelasersignaltotriggertheYAGlaser.)[55].图11基于爆炸汽化微粒子包含液滴靶的激光等离子体EUV光源装置示意图[56]
Fig.11Sketchofexperimentalset-upforlaserplasmaEUVsourcebasedonaschemeofexplosivevaporizationofaparticle-includeddroplet[56]
实验结果表明双脉冲打靶条件下,BN粒子的EUV辐射强度比单脉冲的情况下高出2两倍以上,如图12所示.
为了能够尽量抑制激光等离子体光源中离子碎屑对极紫外多层膜收集镜的污染,孙英博和林景全等人[57]使开展了Sn靶激光等离子体光源的离子碎屑特性及其屏蔽方法的研究.他们用Nd:YAG激光脉冲聚焦到Sn靶,用飞行时间法测量了所产生的Sn离子碎屑的动能及其空间分布.如图13所示,在接近零点处由于光电效应产生一个快速峰,随后在约1.84μs处出现了一个Sn离子峰,其对应的动能约为1.8keV.在此之前约1.33μs时已开始出现离子信号,该处所对应的离子动能为最大动能约4.2keV.
图12BN粒子包含的液滴产生EUV峰值信号强度与主,预激光脉冲间延时间的关系.图中每个数据点是10发EUV光的平均值[56]
Fig.12DependenceofEUVpeaksignalintensityfromtheBNparticle-includeddropletondelaytimebetweenthepre/mainlaserpulses.EachdatapointdisplayedinthisgureisanaveragevalueoftenshotsofEUVemission[56]
图13与靶材法向成18°处由法拉第杯测量的典型Sn离子TOF分布[57]
Fig.13AtypicalTOFprofileoftinionsrecordedbyFaradaycupattheangleof18°withrespecttothetargetnormal[57].
同时,我们对Sn离子动能的角分布情况进行了研究.实验发现Sn离子动能满足cos0.8(θ)余弦分布规律(如图14所示).进一步分别用Ar,He作为缓冲气体来减缓离子碎屑的传播,发现压强分别为40mTorr的Ar和380mTorr的He缓冲气体可使到达多层膜位置的离子碎屑减少90%以上.
图14Sn离子能量角分布,0°代表靶材平面的法向[57]
Fig.14Energyangulardistributionoftinions.Here0°standsforthenormaldirectionofaplanetarget[57]
除了对极紫外光源研究之外,本组与德国慕尼黑大学合作还开展了对极紫外光刻掩膜缺陷的相关研究工作.2007年,林景全等人[58]通过使用EUV光电辐射电子显微镜(EUV-PEEM)开展了EUVL掩膜位相缺陷的波长检测工作,如图15所示,与标准的PEEM的照明方式不同(标准PEEM的光入射角与样品表面的法线方向成约70°角),在该装置中EUV光束在与法向呈4°照射掩膜板样品.研究结果表明该方法可以得到35nm宽和4nm高位相缺陷的清楚图像,如图16所示.
图15EUV-PEEM的示意图[58]
Fig.15(Coloronline)TheschemeoftheEUV-PEEM[58].
2016年,林景全等人进一步采用"干涉衬度"机制光电发射电子显微镜对EUVL掩膜缺陷进行三维测量.清晰地获得光刻掩膜缺陷的图像,并准确地给出了极紫外光刻掩膜表面缺陷的三维尺度,如图17所示.
图1640层Mo/Si多层膜覆盖着的位相缺陷EUV图像.检测所用波长为13.5nm,其中最小的的位相缺陷尺寸为H等于4nm,W等于35nm(图中标为1者)[58]
Fig.16EUV-PEEMimageshowingapatternwithvariedlinewidthdefectsburiedunderneatha40bilayerMo/Simultilayer,detectedataninspectionwavelengthof13.5nm.Thelinemarkedwith1isthe35nmwideand4nmhighdefect.[58]
图17在13.5nm处获得EUVL掩膜板缺陷的EUV-PEEM层析图像.图形右上侧为利用驻波方法测量掩膜缺陷高度的示意图.右下方为利用该方法分析对左侧实验结果的分析,对应的缺陷高度约为35nm
Fig.17"Tomographic"EUV-PEEMimageobtainedwithanEUVLmaskblankstackat13.5nm.Thecurveisaline-scanprofileaveragedoverfivedifferentlinesscannedperpendicularlyacrossthefringes.Thediagramintheupperrightofthefigureillustratesonecaseofedgevariationofadefectusingtheapproachofstandingwavefield.Thediagramintheunderrightoffigureillustratestheanalysisoftheleftexperimentalresult,thecorrespondingheightvariationofthedefectisestimatedtobe~35nm
5结束语
我们看到光刻技术的发展推动着半导体工业的迅猛发展.而半导体芯片产业技术和对应的光学光刻技术,在新的世纪里将是一个国家科学和技术实力的标志.由于社会生产和生活各个领域的强劲需求,必将促进整个世界半导体产业和光刻技术在新世纪中的蓬勃发展.相比前期,我国在该技术领域的沉寂,光刻技术向极紫外波段升级转化的过程,提供了我国难得的追赶国际水平和自身奋力发展的机遇.积极的借鉴和学习国外的先进技术,通过国内研究人员的不断努力,加之国家越来越强大的综合国力支持,希望我国的光刻技术和半导体信息产业能够循着扎实而稳健的道路快速的发展.
参考文献:(五号)
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