0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

實(shí)現(xiàn)極紫外寬帶光源的最高轉(zhuǎn)換效率

深圳市賽姆烯金科技有限公司 ? 來(lái)源:中國(guó)激光雜志社 ? 2025-02-18 11:23 ? 次閱讀

中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所林楠研究員提出了一種基于空間束縛激光錫等離子體的寬帶極紫外光高效產(chǎn)生方案,可用于先進(jìn)節(jié)點(diǎn)半導(dǎo)體高通量量測(cè),該方案獲得了高達(dá)52.5%的轉(zhuǎn)換效率,是迄今為止報(bào)道的極紫外波段最高轉(zhuǎn)換效率,與目前商用的高次諧波光源相比轉(zhuǎn)換效率提升約6個(gè)數(shù)量級(jí)。研究論文以“空間束縛等離子體極紫外寬帶光源高轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)研究”為題發(fā)表在《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》第3期,被選為封面文章。

封面解讀

封面展現(xiàn)了可用于芯片三維結(jié)構(gòu)檢測(cè)的高效極紫外寬帶光源產(chǎn)生。在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)半導(dǎo)體量測(cè)中,寬帶極紫外計(jì)量已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢(shì),本文提出的基于空間束縛激光錫等離子體的寬帶極紫外光產(chǎn)生方案,可為未來(lái)半導(dǎo)體先進(jìn)節(jié)點(diǎn)高通量量測(cè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

文章鏈接:何梁, 胡楨麟, 王天澤, 林楠, 冷雨欣. 空間束縛等離子體極紫外寬帶光源高轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)研究[J]. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展, 2025, 62(3): 0314001.

1、研究背景

目前,半導(dǎo)體芯片制造中3 nm制程已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),并且正在向更高制程邁進(jìn)。極紫外(EUV)光不僅應(yīng)用于EUV光刻,還廣泛用于先進(jìn)制程芯片中關(guān)鍵工藝的計(jì)量與檢測(cè),包括光刻膠的光化缺陷檢測(cè)和研究、關(guān)鍵尺寸(CD)、套刻誤差(Overlay)和邊緣放置誤差(EPE)測(cè)量等。先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的芯片特征尺寸縮小到納米尺度,使得不同層之間的對(duì)準(zhǔn)出現(xiàn)了巨大的挑戰(zhàn)。

此外,隨著先進(jìn)節(jié)點(diǎn)下全環(huán)繞晶體管(GAA FET)這類復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),基于可見(jiàn)光光源的散射測(cè)量方法已經(jīng)無(wú)法達(dá)到先進(jìn)節(jié)點(diǎn)工藝所要求的量測(cè)精度。最新研究報(bào)道顯示,基于10~20 nm寬帶EUV光源的散射測(cè)量方法具有顯著優(yōu)勢(shì):一是采用EUV波段相比于可見(jiàn)光波段可獲得更高的空間分辨率;二是采用EUV波段可以從散射信號(hào)中提取出輪廓信息;三是該波段攜帶了更多的物理信息?;诖?,發(fā)展EUV寬帶光源對(duì)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)下半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中的量測(cè)至關(guān)重要。

2、研究原理

(1)激光等離子體極紫外寬帶光源實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

圖1為激光等離子體極紫外(LPP-EUV)寬帶光源實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),主要包括真空腔室、EUV光譜儀、EUV能量計(jì)、真空泵組、錫靶和等離子體驅(qū)動(dòng)光源等。錫靶安裝在四維調(diào)節(jié)裝置上,四維調(diào)節(jié)裝置可實(shí)現(xiàn)錫靶的X、Y、Z和角度調(diào)節(jié)。真空腔室由真空泵組進(jìn)行抽氣,保持真空度為1×10-5帕斯卡。等離子體輻射由EUV平場(chǎng)光譜儀和EUV能量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。LPP-EUV寬帶光源的驅(qū)動(dòng)光源為一臺(tái)Nd: YAG脈沖激光器,輸出波長(zhǎng)為1064 nm、激光器出口光斑直徑為8.5 mm、輸出脈寬為5.8 ns、最大輸出能量為600 mJ。此外,激光光束在錫靶上的聚焦光斑大小通過(guò)改變聚焦透鏡焦距和移動(dòng)靶面改變離焦距離實(shí)現(xiàn)。

163ccef8-ecd5-11ef-9310-92fbcf53809c.png

圖1 LPP-EUV寬帶光源實(shí)驗(yàn)布局圖

錫等離子體發(fā)射的13.5 nm(2%帶寬)輻射能量是通過(guò)自研的EUV能量計(jì)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。EUV能量計(jì)由一組Mo/Si多層膜平面鏡、光闌和光電二極管組成。EUV輻射經(jīng)過(guò)一對(duì)Mo/Si多層膜平面鏡反射后,通過(guò)直徑為4 mm的光闌對(duì)EUV光立體角進(jìn)行限制,照射到鍍有鋯膜的光電二極管陣面上,最終由示波器記錄信號(hào)。

16523824-ecd5-11ef-9310-92fbcf53809c.png

圖2 EUV光譜儀

為了研究LPP-EUV寬帶光源的輻射特性,自研了一套覆蓋10~20 nm波段EUV光譜儀。如圖2所示,EUV光譜儀由收集模塊和色散模塊組成,錫等離子體產(chǎn)生的輻射先經(jīng)過(guò)收集模塊收集后再傳輸?shù)缴⒛K。收集模塊由鍍金平面反射鏡和Kirkpatrick-Baez反射鏡組成。色散模塊采用平場(chǎng)掠入射結(jié)構(gòu),可以將光譜平直的成像到焦平面上,由平場(chǎng)EUV光柵和CCD組成。

(2)寬帶EUV輻射轉(zhuǎn)換效率表征方法

16613838-ecd5-11ef-9310-92fbcf53809c.png

圖3 效率表征。(a)金鏡反射率;(b)EUV光柵衍射效率;(c)CCD量子效率;(d)EUV光譜儀傳輸效率

為了獲得LPP-EUV寬帶光源在10-20 nm輻射能量和轉(zhuǎn)換效率,EUV光譜儀采用Si的吸收邊和Sn離子發(fā)射的特征譜線進(jìn)行波長(zhǎng)標(biāo)定。此外,EUV光譜儀對(duì)不同波長(zhǎng)EUV光響應(yīng)率不同,因此需要對(duì)EUV光譜儀傳輸效率進(jìn)行矯正。EUV光譜儀的傳輸效率由反射鏡反射效率、EUV光柵衍射效率和CCD探測(cè)器量子效率組成。圖3(a)、(b)和(c)分別為金鏡反射率、EUV光柵衍射效率和CCD探測(cè)器量子效率。圖3(d)EUV光譜儀傳輸效率為EUV光譜儀各個(gè)光學(xué)元件效率的乘積。獲得EUV光譜儀傳輸效率曲線后,將EUV光譜儀的實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)除以傳輸效率曲線,即可獲得EUV光譜的真實(shí)強(qiáng)度分布。進(jìn)一步通過(guò)EUV能量計(jì)對(duì)EUV光譜儀進(jìn)行校準(zhǔn)后,可以獲得EUV光譜儀矯正后的光譜強(qiáng)度和絕對(duì)光子數(shù)之間的矯正系數(shù)。

15af9c72-ecd5-11ef-9310-92fbcf53809c.gif

3、結(jié)果與討論 1608a632-ecd5-11ef-9310-92fbcf53809c.png

圖4展示了不同激光峰值功率密度下首次轟擊和第二次轟擊同一錫靶表面位置時(shí)的EUV光譜。在激光錫等離子體中,10~20 nm波段的EUV輻射來(lái)自于不同電離態(tài)和激發(fā)態(tài)的Sn離子,特別是Sn8+-Sn14+的4p64dN-4p54dN+1和4dN-4dN-14f (N=6~0)共振態(tài)占據(jù)了主要的EUV發(fā)射。

16b2cc02-ecd5-11ef-9310-92fbcf53809c.png

圖4 在不同激光峰值功率密度下首次脈沖和第二次脈沖的EUV光譜

如圖4所示,觀測(cè)到第二次脈沖轟擊產(chǎn)生的EUV光譜相較于首次脈沖存在明顯的光譜加寬。當(dāng)激光峰值功率密度較低時(shí),第二次脈沖產(chǎn)生的錫等離子體輻射明顯增加。當(dāng)激光峰值功率密度較高時(shí),第二次脈沖產(chǎn)生的等離子體在13.2-14.4 nm波段的輻射強(qiáng)度下降,EUV光譜加寬,出現(xiàn)了明顯的自吸收效應(yīng)。這是由于等離子體的離子和電子密度增加,導(dǎo)致錫等離子體對(duì)13.5 nm附近EUV輻射吸收增加。

16ccf762-ecd5-11ef-9310-92fbcf53809c.png

圖5 在不同激光峰值功率密度下第一次脈沖和第二次脈沖的轉(zhuǎn)換效率。(a)13.5 nm(2%帶寬)轉(zhuǎn)換效率;(b)10~20 nm總轉(zhuǎn)換效率

為評(píng)估錫等離子體的發(fā)光效率,計(jì)算了13.5 nm(2%帶寬)轉(zhuǎn)換效率(CE13.5 nm)和10-20 nm總轉(zhuǎn)換效率(CE10~20 nm)。如圖5所示,在首次激光脈沖時(shí),CE13.5 nm和CE10~20 nm隨著激光功率密度提升而增加,最高分別為3.3%和43.9%。這是由于隨著激光能量的提升,等離子體電子溫度升高,靶面燒蝕作用加強(qiáng),EUV發(fā)射變強(qiáng)。對(duì)比首次脈沖和第二次脈沖,當(dāng)激光峰值功率密度小于1×1010W/cm2時(shí),第二次脈沖的CE13.5 nm更高。當(dāng)峰值功率密度大于1×1010W/cm2時(shí),第二次脈沖的CE13.5nm降低。而第二次脈沖在不同峰值功率密度下都會(huì)有效的提升CE10~20 nm,最高CE10~20nm可達(dá)52.5%,與第一發(fā)產(chǎn)生ce結(jié)果相比提升約20%。這是由于第二次脈沖下的錫等離子體雖然發(fā)射增強(qiáng),但隨著激光峰值功率密度升高,錫等離子體的光厚急劇增加,13.5 nm處的自吸收愈發(fā)嚴(yán)重。

16e0fe92-ecd5-11ef-9310-92fbcf53809c.png

圖6 第一次激光脈沖和第二次激光脈沖燒蝕靶面的對(duì)比

已有研究表明,到凹槽型靶面會(huì)導(dǎo)致等離子體在膨脹過(guò)程中被有效的約束和加熱,最終延長(zhǎng)了極紫外發(fā)光時(shí)間和增大了發(fā)射面積。圖6展示了臺(tái)階儀測(cè)量第一次和第二次脈沖激光燒蝕錫靶表面形貌,激光在燒蝕靶面后會(huì)出現(xiàn)凹槽。激光燒蝕形成的凹槽對(duì)后續(xù)脈沖產(chǎn)生的錫等離子體進(jìn)行有效的約束,在形成有效等離子體發(fā)射條件的同時(shí)也增加了等離子體光厚。

4、總結(jié)與展望

本文針對(duì)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)半導(dǎo)體量測(cè)對(duì)桌面式EUV寬帶光源的發(fā)展需求,開展了激光產(chǎn)生錫等離子體10-20 nm波段寬帶輻射的優(yōu)化研究。原位第二次脈沖實(shí)現(xiàn)了高達(dá)52.5%的轉(zhuǎn)換效率(2π立體角,10-20 nm),是迄今為止報(bào)道的極紫外波段最高轉(zhuǎn)換效率,與目前商用的高次諧波光源相比轉(zhuǎn)換效率提升約6個(gè)數(shù)量級(jí)。相關(guān)研究結(jié)果可用于下一代半導(dǎo)體高通量原位量測(cè)。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • 光源
    +關(guān)注

    關(guān)注

    3

    文章

    736

    瀏覽量

    68518
  • 紫外
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    54

    瀏覽量

    11994

原文標(biāo)題:封面 | 創(chuàng)造記錄!極紫外寬帶光源獲得最高轉(zhuǎn)換效率

文章出處:【微信號(hào):深圳市賽姆烯金科技有限公司,微信公眾號(hào):深圳市賽姆烯金科技有限公司】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

收藏 人收藏

    評(píng)論

    相關(guān)推薦
    熱點(diǎn)推薦

    脈銳光電超連續(xù)光譜光源介紹

    超連續(xù)光譜光源是前沿光學(xué)創(chuàng)新產(chǎn)品,它運(yùn)用激光在光纖內(nèi)激發(fā)的非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)覆蓋1.1~2.4μm波長(zhǎng)的近紅外光輸出,輸出方式為單模光纖或保偏光纖。與傳統(tǒng)寬帶光源相比,該產(chǎn)品具有光譜范圍
    的頭像 發(fā)表于 05-15 16:16 ?293次閱讀
    脈銳光電超連續(xù)光譜<b class='flag-5'>光源</b>介紹

    MDD肖特基二管在開關(guān)電源(SMPS)中的應(yīng)用:如何提升轉(zhuǎn)換效率?

    和極低的反向恢復(fù)時(shí)間,廣泛應(yīng)用于輸出整流、續(xù)流和保護(hù)電路中,有效提升了整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。與傳統(tǒng)的普通整流二管相比,肖特基二管采用金屬-半導(dǎo)體接觸結(jié)構(gòu),具備低正向
    的頭像 發(fā)表于 04-15 09:37 ?213次閱讀
    MDD肖特基二<b class='flag-5'>極</b>管在開關(guān)電源(SMPS)中的應(yīng)用:如何提升<b class='flag-5'>轉(zhuǎn)換</b><b class='flag-5'>效率</b>?

    MDD快恢復(fù)二管在開關(guān)電源中的應(yīng)用:如何提高轉(zhuǎn)換效率?

    開關(guān)電源(SMPS)是現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的供電方式,其核心特點(diǎn)是高效能、體積小、重量輕。在高頻工作的開關(guān)電源中,整流二管的反向恢復(fù)特性直接影響能量損耗和轉(zhuǎn)換效率。相比普通整流二
    的頭像 發(fā)表于 03-25 09:39 ?287次閱讀
    MDD快恢復(fù)二<b class='flag-5'>極</b>管在開關(guān)電源中的應(yīng)用:如何提高<b class='flag-5'>轉(zhuǎn)換</b><b class='flag-5'>效率</b>?

    FRED應(yīng)用:激光二光源耦合到光纖的仿真

    管束(Laser Diode Beam)光源模型以及準(zhǔn)確的計(jì)算光纖耦合效率。 模型 在FRED模型中使用的半導(dǎo)體激光二管是Mitsubishi(三菱) ML725C8F,這是一個(gè)InGaAsP / InP多量
    發(fā)表于 02-27 09:52

    365nm紫外點(diǎn)光源固化燈的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用

    在現(xiàn)代制造業(yè)中,紫外光固化技術(shù)已成為一種高效、環(huán)保的固化方式,廣泛應(yīng)用于涂料、油墨、膠水等多個(gè)領(lǐng)域。紫外點(diǎn)光源固化燈,尤其是365nm波長(zhǎng)的紫外燈,因其獨(dú)特的光學(xué)性能和應(yīng)用優(yōu)勢(shì),成為高
    的頭像 發(fā)表于 02-13 15:44 ?789次閱讀

    用于鉆石檢測(cè)應(yīng)用的 LDLS 供電寬帶可調(diào)諧光源

    圖 1:使用 LDTLS 進(jìn)行鉆石檢測(cè)的示意圖 由 Energetiq 的激光驅(qū)動(dòng)光源 (LDLS ? ) 驅(qū)動(dòng)的寬帶激光驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧光源 (LDTLS ? ) 被提議用于鉆石檢測(cè)應(yīng)用。給出了系統(tǒng)性
    的頭像 發(fā)表于 01-13 06:22 ?372次閱讀
    用于鉆石檢測(cè)應(yīng)用的 LDLS 供電<b class='flag-5'>寬帶</b>可調(diào)諧<b class='flag-5'>光源</b>

    ALE光刻曝光光源與常見(jiàn)矩陣式LED光源性能對(duì)比

    匯集多種優(yōu)勢(shì)特征于一體的平行紫外光源是半導(dǎo)體芯片制造中實(shí)現(xiàn)高精度、超準(zhǔn)確曝光效果的關(guān)鍵。對(duì)比矩陣式LED光源,友思特ALE光源的光刻曝光效果展示出了優(yōu)異的性能。
    的頭像 發(fā)表于 12-23 14:26 ?488次閱讀
    ALE光刻曝光<b class='flag-5'>光源</b>與常見(jiàn)矩陣式LED<b class='flag-5'>光源</b>性能對(duì)比

    脈銳光電超寬帶ASE光源介紹

    光纖ASE寬帶光源是在生產(chǎn)測(cè)試、科研實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的一類光源,稀土摻雜光纖產(chǎn)生的ASE寬帶光是短波長(zhǎng)激光泵浦摻鉺光纖產(chǎn)生的放大自發(fā)輻射光。
    的頭像 發(fā)表于 12-16 09:50 ?1021次閱讀
    脈銳光電超<b class='flag-5'>寬帶</b>ASE<b class='flag-5'>光源</b>介紹

    C+L波段摻鉺光纖ASE寬帶光源的工作原理和參數(shù)指標(biāo)

    ASE寬帶光源在生產(chǎn)測(cè)試、科研實(shí)驗(yàn)中是應(yīng)用非常廣泛的一類光源,本文對(duì)C+L波段摻鉺光纖ASE寬帶光源產(chǎn)品的主要參數(shù)指標(biāo)和測(cè)試方法嘗試做簡(jiǎn)要說(shuō)
    的頭像 發(fā)表于 11-07 10:37 ?2993次閱讀
    C+L波段摻鉺光纖ASE<b class='flag-5'>寬帶</b><b class='flag-5'>光源</b>的工作原理和參數(shù)指標(biāo)

    紫外光源的分類

    自然界中存在多種紫外光譜,人工紫外光源包括氣體放電、超高溫輻射體和半導(dǎo)體光源。常用紫外光源有高壓汞燈、氙燈、氪燈、氘燈、紫外LED和準(zhǔn)分子激
    的頭像 發(fā)表于 10-25 14:10 ?991次閱讀

    紫外能量計(jì)的技術(shù)原理和應(yīng)用場(chǎng)景

    紫外輻射引起的電信號(hào)變化,進(jìn)而測(cè)量并計(jì)算出紫外線能量的強(qiáng)弱。此外,紫外能量計(jì)通常由光源和探頭兩部分組成。光源用于產(chǎn)生
    發(fā)表于 10-15 14:42

    如圖,這些方法中誰(shuí)的效率最高

    是引用加屬性節(jié)點(diǎn)最高嗎?如果是的話引用加屬性節(jié)點(diǎn)和直接調(diào)用屬性節(jié)點(diǎn)效率有什么不同嗎?求大佬告知。
    發(fā)表于 09-07 16:45

    效率管如何識(shí)別判斷

    效率管在在電源管理和電能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域,主要特點(diǎn)是具有低正向壓降和快速的開關(guān)速度,從而提高電路的整體效率。一、高效率
    的頭像 發(fā)表于 08-12 09:51 ?856次閱讀
    高<b class='flag-5'>效率</b>二<b class='flag-5'>極</b>管如何識(shí)別判斷

    日本大學(xué)研發(fā)出新紫外(EUV)光刻技術(shù)

    近日,日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)(OIST)發(fā)布了一項(xiàng)重大研究報(bào)告,宣布該校成功研發(fā)出一種突破性的紫外(EUV)光刻技術(shù)。這一創(chuàng)新技術(shù)超越了當(dāng)前半導(dǎo)體制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)界限,其設(shè)計(jì)的光刻設(shè)備能夠采用更小巧的EUV光源,并且功耗僅為傳
    的頭像 發(fā)表于 08-03 12:45 ?1535次閱讀

    通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)模式的轉(zhuǎn)換和控制亮度,這種該怎么設(shè)計(jì)led環(huán)驅(qū)動(dòng)電路呢

    大佬,我想問(wèn)一下不同種的光源紫外,紅外,以及偏振光源等都集成到一個(gè)led環(huán),通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)模式的轉(zhuǎn)換和控制亮度,這種該怎么設(shè)計(jì)led環(huán)驅(qū)
    發(fā)表于 07-02 19:09

    電子發(fā)燒友

    中國(guó)電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會(huì)員交流學(xué)習(xí)
    • 獲取您個(gè)性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動(dòng)獲取豐厚的禮品