上海微电子EUV光刻发明专利曝光

2024年09月11日

国家知识产权局于9月10日披露了一项名为“极紫外辐射发生装置及光刻设备”的发明专利，内容涉及极紫外辐射（EUV）发生装置及光刻设备，申请人为上海微电子装备（集团）股份有限公司，申请日期为2023年3月9日，申请号为CN202310226636.7，发明人为王伟伟、付辉、卢嘉玺、张洪博、蔡万宠、张子辰。

根据专利介绍显示，该发明提供了一种极紫外辐射发生装置及光刻设备，极紫外辐射发生装置包括腔体；靶材发生器；激光发生器，用于向靶材发射激光并产生带电粒子及极紫外光；设于腔体内的收集器镜，用于沿收集器镜的光轴收集并反射极紫外光；设于腔体内的若干电极板，相邻电极板之间形成有电场，利用电场约束带电粒子及利用电极板收集不同极性的带电粒子；以及，气控部件，用于产生氢自由基，其经过电极板与带电粒子反应形成气体并排出。本发明中，利用电场约束带电粒子的轨迹，使带电粒子被收集至电极板上，再利用氢自由基与带电粒子反应形成气体而排出，同时通入惰性气体在腔体内可形成稳定流场，以阻止带电粒子扩散至收集器镜，从而延长收集器镜的寿命。

资料显示，EUV光刻技术是当前半导体制造领域实现7nm及以下节点芯片制造的关键技术之一。EUV光刻机采用13.5nm 波长的极紫外光，可实现13nm 的曝光分辨率，可用于5nm-3nm的尖端制程芯片制造，其技术难点在于EUV光源、光学系统等关键子系统。

现有的EUV光源采用激光轰击锡滴产生极紫外光，被轰击所产生的锡碎屑(带电粒子)向周围扩散，极易污染收集器镜，严重影响收集器镜的使用寿命。

本次上海微电子披露的专利主要涉及EUV 光源和光刻设备，其中重点的极紫外辐射发生器（光源）主要包括腔体、靶材发生器、激光发生器、收集镜、电极板、气控部件等关键部件。

具体的发明内容如下：

[0004] 本发明的目的在于提供一种极紫外辐射发生装置及光刻设备,用于高效且简便地收集带电粒子以提高收集器镜的使用寿命。

[0005] 为解决上述技术问题,本发明提供的极紫外辐射发生装置，包括:

[0006] 腔体；

[0007] 靶材发生器，用于向所述腔内发射靶材；

[0008] 激光发生器，用于向所述靶材发射激光并产生带电粒子及极紫外光；

[0009] 设于所述腔体内的收集器镜,用于沿所述收集器镜的光轴收集并反射所述极紫外光；

[0010] 设于所述腔体内的若干电极板﹐相邻所述电极板之间形成有电场,利用所述电场约束所述带电粒子及利用所述电极板收集不同极性的所述带电粒子;以及，

[0011] 气控部件，用于产生氢自由基，所述氢自由基经过所述电极板与所述带电粒子反应形成气体并排出。

[0012] 可选的，包括至少三个所述电极板，至少三个所述电极板沿所述光轴的圆周布置呈环状，相邻两个所述电极板的极性相反。

[0013] 可选的，所述电极板呈环状,若干所述电极板以所述收集器镜的光轴为中心轴线间隔设置且若干所述电极板的直径相同。

[0014] 可选的，所述电极板呈环状,若干所述电极板以所述收集器镜的光轴为中心轴线间隔设置,且若干所述电极板的直径沿所述极紫外光的传播方向递减。

[0015] 可选的，所述电极板呈片状且垂直于所述光，若干所述电极板沿环绕所述光轴的圆周布置成第一环状结构，多层所述第一环状结构以所述光轴为中心轴线间隔设置。

[0016] 可选的，所述电极板呈片状且垂直于所述光轴，若干所述电极板沿环绕所述光轴的圆周布置成多个环状结构，多层所述环状结构以所述光轴为中心轴线间隔设置且其直径沿所述极紫外光的传播方向递减。

[0017] 可选的，垂直于所述光轴的同一层上的各电极板极性相同，相反极性的电极板沿着所述光轴方向交替排列。

[0018] 可选的，所述电极板呈片状且平行于所述光轴，若干所述电极板沿环绕所述光轴的圆周布置成第二环状结构。

[0019]可选的，所述电极板呈筒状,两个直径不同的所述电极板以所述光轴为中心同心设置，且直径较小的所述电极板为孔板,直径较大的所述电极板具有若干第二排气口。

[0020]可选的，所述腔体包括若干进气口及若干第一排气口，所述进气口设置于所述腔体底部并位于所述收集器镜中心，所述第一-排气口至少包括两个并分别设置于所述腔体两侧；

[0021] 所述气控部件与所述进气口及所述第- -排气口连通，通过所述进气口产生所述氢自由基并通过所述第一排气口抽排所述反应后的气体。

[0022] 可选的 ,所述气控部件通过所述进气口向所述腔体内部通入所述氢自由基或者通入氢气并与激光作用在所述腔体内部产生所述氢自由基。

[0023] 可选的，所述气控部件还通过所述进气口通入惰性气体以在所述腔体内形成稳定流场，以阻止所述带电粒子扩散至所述收集器镜。

[0024] 基于本发明的另一方面，还提供一种光刻设备，包括极紫外辐射发生装置，所述极紫外辐射发生装置包括:

[0025] 腔体；

[0026] 靶材发生器，用于向所述腔内发射靶材；

[0027] 激光发生器，用于向所述靶材发射激光并产生带电粒子及极紫外光；

[0028] 设于所述腔体内的收集器镜,用于沿所述收集器镜的光轴收集并反射所述极紫外光；

[0029] 设于所述腔体内的若干电极板,相邻所述电极板之间形成有电场，利用所述电场约束所述带电粒子及利用所述电极板收集不同极性的所述带电粒子；以及，

[0030] 气控部件，用于产生氢自由基，所述氢自由基经过所述电极板与所述带电粒子反应形成气体并排出。

[0031] 综上所述，本发明在收集器镜的前方设置若干电极板，相邻电极板之间形成有电场，并以此沿收集器镜的光轴形成围绕光路的电场，利用电场约束(控制)带电粒子的轨迹，使带电粒子扩散方向尽量远离收集器镜及光路并被收集至电极板上，再利用氢自由基与带电粒子反应形成气体而排出，同时通入惰性气体在腔体内可形成稳定流场，以阻止带电粒子扩散至收集器镜上，从而延长收集器镜的使用寿命，同时还能够避免污染物通过出光口进入下一个光学腔室。