具有剂量控制的EUV LPP源以及使用可变宽度激光脉冲的激光稳定化制造技术

技术编号:21440379 阅读:34 留言:0更新日期:2019-06-22 15:05
一种用于控制由激光产生的等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源产生的EUV辐射的剂量的方法和装置。每个激光脉冲被调制为具有被确定足以允许在激光源增益介质中提取适当均匀量的能量的宽度;在一些实施例中要被提取的适当均匀量的能量可以被选择以避免自发激光。由每个脉冲产生的EUV能量被测量,并且有所激发的脉冲产生的总EUV能量被确定,并且基于总EUV能量是否大于或小于所期望的平均EUV能量乘以脉冲数目,对于下一个脉冲的所期望能量被确定。或者通过调制其幅度或者通过调制由一个或多个放大器对脉冲的放大下一脉冲的能量被调制,而不减小激光脉冲的所确定的宽度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有剂量控制的EUVLPP源以及使用可变宽度激光脉冲的激光稳定化相关申请的交叉引用本申请涉及于2016年11月4日提交的美国申请号15/343,768,其以整体内容通过引用并入本文。
本专利技术通常涉及激光产生的等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源。更具体地,本专利技术涉及一种用于改进由LPPEUV光源产生的、待被施加至被处理物体(诸如半导体晶片)的EUV辐射剂量的控制的方法和设备。
技术介绍
半导体工业继续开发能够印刷越来越小集成电路尺寸的光刻技术。极紫外(“EUV”)光(有时还被称作软x射线)通常被定义为具有在大约5和120nm之间波长的电磁辐射。EUV光刻当前通常被认为包括在大约10-14nm范围内的波长的EUV光,并且用于在衬底(诸如硅晶片)中制造极小的特征(例如亚32nm特征)。这些系统必须高度可靠且提供成本有效的生产量和合理的工艺宽容度。用于产生EUV光的方法包括但不必限于:将在EUV范围内具有一个或多个发射线的具有一个或多个元素(例如氙、锂、锡、铟、锑、碲、铝等)的材料转换为等离子体状态。在通常被称作激光产生的等离子体(“LPP”)的一个这种方法中,可以通过在照射位置处采用激光脉冲照射目标材料(诸如,具有所需线发射元素的材料的微滴、束流或聚簇)而产生所需的等离子体。目标材料可以以纯净形式或合金形式(例如在所期望温度为液体的合金)包含谱线发射元素,或者可以与另一材料(诸如液体)混合或分散。在一个普通实施例中,微滴发生器加热目标材料,并且将已加热的目标材料挤压为沿着至照射位置的轨迹行进的一系列微滴,以与激光脉冲的对应序列交叉。理想地,照射位置在反射收集器的一个焦点处。当激光脉冲在照射位置处撞击微滴时,微滴被气化,并且反射收集器使得得到的EUV光输出在收集器的另一焦点处被最大化。当后续微滴被后续激光脉冲撞击时,提供另外的EUV光输出。LPPEUV系统通常是:“MOPA”系统,其中主控振荡器和功率放大器形成了如需要且当需要时可以被点燃的源激光器;以及“MOPAPP”(“具有预脉冲的MOPA”)系统,其中由多于一个光脉冲顺序地照射微滴。在MOPAPP系统中,首先使用“预脉冲”以加热、气化或离子化微滴并且产生弱等离子体,接着使用“主脉冲”,以将微滴材料的大多数或全部转换为强等离子体以产生EUV光发射。一个问题在于,能够控制施加至被处理的特定物体(诸如半导体晶片)的EUV光能的量或“剂量”是所期望的并且实际上是重要的。例如,可以需要规定量的EUV光能,以实现作为制造工艺的一部分的在半导体晶片上的一些任务(诸如固化光致抗蚀剂层)。为了获得跨不同晶片的一致性结果,尽可能以最大精确度并且以均匀方式将相同量的EUV光能施加至每个晶片将是所期望的。这借由每个激光脉冲中的功率可以改变的事实而实现。因为当激光脉冲撞击微滴时所释放EUV能的量随着激光脉冲中的功率而变化,由任何给定微滴产生的EUV光能也可以变化。当前存在在EUV源中实现这种剂量控制的两种主要方式。一种被称为脉冲控制模式,另一种被称作脉冲调制。在脉冲控制模式中,激光脉冲以及因此对应的微滴被划分为脉冲(和微滴)的“包”或群组。包可以通常包括50个脉冲,但是还已经使用过少达5个脉冲的包,或者在被称为分布式脉冲控制模式的修改中甚至还已经使用过单个脉冲的包。选择每个包旨在满足的剂量目标。控制包的积分EUV能量以实现剂量目标。测量由撞击对应微滴的每个脉冲产生的EUV能量。对于每个包,随后通过从包中第一个微滴开始,对一系列微滴增加来自每个微滴的能量,来计算总累积剂量。一旦实现了对于包的剂量目标,“跳过”或“漏掉”在该包中的剩余脉冲,即,微滴不被激光脉冲撞击。跳过微滴通常或者通过在除了微滴所处于的照射位置之外的位置处点燃激光器、或者通过在使得当激光脉冲到达照射位置时微滴将不在该位置处的时刻点燃激光器而实现。脉冲控制模式的一些实施方式的一个问题在于:由于激光脉冲能量以及因此由每个微滴产生EUV能量的变化,不同的包可能会以非常不同的数目的实际上产生能量的脉冲而结束。已经由被跳过的微滴产生的任何能量被浪费。因为并未产生EUV能量的脉冲在脉冲控制模式的早期实施方式中全部在包的结束处,因此在顺序包中在EUV脉冲链之间将存在间隙,并且这些间隙也将具有可变的持续时间。在一些情形中,可以由15个微滴的包中的10个微滴满足目标剂量,剩余5个微滴不被撞击,或者由50个微滴的包的30个微滴满足目标剂量,剩余20个微滴不被撞击,分别导致包的33%和40%的间隙。更进一步,随时间变化的EUV能量的移动平均值可以具有大于所期望的变化。甚至在脉冲控制模式的后期实施方式中,存在分辨率限制,即,仅可以以单个脉冲中所包含的量化能量的量而控制能量。进一步,所产生的EUV能量还加热升温EUV等离子体,并且在不同脉冲链中的EUV能量的变化将因此使得等离子体的温度还在包与包之间变化。该温度变化可以导致较不稳定的等离子体,并且接着引起EUV脉冲能量的进一步变化。结果,需要更大的“剂量裕度”(系统理论上可以产生的最大功率与所期望的功率量之间的差值),以便于确保将一致地满足剂量目标。增大的剂量裕度减小了在EUV源中可以实现的有效EUV功率。在由本申请的受让人共同拥有的未决美国专利申请序列号14/975,436中描述的脉冲控制模式的修改形式中,减小了这些关注点的一些,特别是关于由脉冲所撞击的微滴之间的大间隙。由于这些问题,通常使用剂量控制的脉冲调制方法,而不是脉冲控制模式。脉冲调制尝试通过消除在基于包的剂量控制中出现的间隙而避免等离子体的不稳定性。替代跳过微滴,通过调节来自源激光器的主控振荡器的脉冲的持续时间或者脉冲的幅度、或者由(多个)后续放大器对该脉冲的放大量而控制每个激光脉冲的脉冲能量。如果可以将每个脉冲的能量从其最大能量充分地向下调节,理论上不必漏掉微滴,由此减小了浪费的能量并且需要较少脉冲以达到目标剂量,以及减小了脉冲控制模式可以出现的上述等离子体温度的变化,并且允许较小的剂量裕度。通过使用致动器(诸如,电光调制器(EOM),其通常将还被称为“脉冲宽度”的脉冲持续时间调节至较小,并且通常远小于其自然或未改变长度;和/或声光调制器(AOM),其可以将脉冲的幅度调节为小于其自然幅度)而完成来自源激光器的脉冲持续时间和幅度的调节。通过施加射频(RF)能量至(多个)放大器而实现来自源激光器的脉冲的放大量的调节,这增大了(多个)放大器中二氧化碳增益介质中的能量。然而,脉冲调制方法涉及到产生均匀量的EUV并且不具有均匀的增益提取,因此也具有问题。脉冲调制方法的一个重大问题是:主控振荡器脉冲能量的变化可以导致功率放大器中增益提取的不期望变化。例如,如本领域广泛已知,如果增益提取不充分,这可以导致自发激光,接着可以导致功率放大器中增益的不受控的能量提取,以及来自微滴的可以损坏系统中光学部件的大量反射功率。因此,减小撞击微滴的激光能量可以由于目标的不完全蒸发而产生增加的量的碎片,这在源中是不期望的。在各个情形中,拥有比传统脉冲调制更一致地从源激光器提取能量的、控制由LPPEUV光源产生EUV辐射的剂量技术和工具可以是有帮助的。
技术实现思路
本文中公开了用于改进对由LPPEUV光源产生的并且待被施加至被处理物体(诸如半导体本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于控制由激光产生的等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源产生的EUV辐射的剂量的方法,EUV?LPP光源通过点燃源激光脉冲产生EUV能量,激光脉冲具有与所述脉冲中额定量的激光能量相对应的脉冲宽度,并且能够利用激光脉冲撞击目标材料的微滴,所述方法包括:由控制器确定使用来自源激光器的每个脉冲提取适当均匀量的能量所必需的激光脉冲的宽度;由所述控制器接收所选择的EUV剂量目标、以及实现所述剂量目标所针对的激光脉冲数目;由所述控制器确定待产生的所期望的每个激光脉冲的平均EUV能量,以便于针对所述激光脉冲数目来实现所述剂量目标;由所述控制器使得所述光源点燃激光脉冲以撞击微滴;由所述控制器使得致动器将所述激光脉冲的宽度调制为所需的宽度;由传感器测量由所述激光脉冲撞击所述微滴产生的所述EUV能量;由所述控制器将所测得的EUV能量添加至由已经被点燃的激光脉冲产生的所述EUV能量的累计总量;由所述控制器确定在所述EUV剂量的所述累计总量与所期望的每个激光脉冲的平均EUV能量乘以已经被点燃的激光脉冲的数目之间的差值,并且根据所确定的差值,确定将由下一激光脉冲产生的所期望的EUV能量;由所述控制器使得所述致动器将所述下一激光脉冲的脉冲能量调制为适当的脉冲能量;以及由所述控制器使得所述光源点燃所述下一激光脉冲以撞击后续微滴。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.04 US 15/343,7681.一种用于控制由激光产生的等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源产生的EUV辐射的剂量的方法,EUVLPP光源通过点燃源激光脉冲产生EUV能量,激光脉冲具有与所述脉冲中额定量的激光能量相对应的脉冲宽度,并且能够利用激光脉冲撞击目标材料的微滴,所述方法包括:由控制器确定使用来自源激光器的每个脉冲提取适当均匀量的能量所必需的激光脉冲的宽度;由所述控制器接收所选择的EUV剂量目标、以及实现所述剂量目标所针对的激光脉冲数目;由所述控制器确定待产生的所期望的每个激光脉冲的平均EUV能量,以便于针对所述激光脉冲数目来实现所述剂量目标;由所述控制器使得所述光源点燃激光脉冲以撞击微滴;由所述控制器使得致动器将所述激光脉冲的宽度调制为所需的宽度;由传感器测量由所述激光脉冲撞击所述微滴产生的所述EUV能量;由所述控制器将所测得的EUV能量添加至由已经被点燃的激光脉冲产生的所述EUV能量的累计总量;由所述控制器确定在所述EUV剂量的所述累计总量与所期望的每个激光脉冲的平均EUV能量乘以已经被点燃的激光脉冲的数目之间的差值,并且根据所确定的差值,确定将由下一激光脉冲产生的所期望的EUV能量;由所述控制器使得所述致动器将所述下一激光脉冲的脉冲能量调制为适当的脉冲能量;以及由所述控制器使得所述光源点燃所述下一激光脉冲以撞击后续微滴。2.根据权利要求1所述的方法,其中使用来自所述源激光器的每个脉冲提取的所述适当均匀量的能量足以防止自发激光。3.根据权利要求1所述的方法,其中所述致动器被使得调制所述下一脉冲的脉冲能量,而不调制脉冲宽度。4.根据权利要求1所述的方法,其中用于从所述源激光器提取所述适当均匀量的能量的所述激光脉冲的所确定的宽度在近似100和200纳秒之间。5.根据权利要求1所述的方法,其中用于从所述源激光器提取所述适当均匀量的能量的所述激光脉冲的所确定的宽度在近似30和100纳秒之间。6.根据权利要求1所述的方法,其中所述致动器包括电光调制器。7.根据权利要求4所述的方法,其中所述致动器包括电光调制器。8.根据权利要求1所述的方法,其中使得所述致动器调制所述下一激光脉冲的脉冲能量进一步包括:使得所述致动器调制所述下一激光脉冲的幅度。9.根据权利要求1所述的方法,其中使得所述致动器调制所述下一激光脉冲的脉冲能量进一步包括:使得所述致动器由所述EUVLPP光源中的一个或多个放大器调制所述下一激光脉冲的放大。10.根据权利要求9所述的方法,其中所述致动器包括用于向所述一个或多个放大器施加射频能量的RF调制器。11.一种用于控制由激光产生的等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源产生的EUV辐射的剂量的系统,LPPEUV光源通过点燃能够利用激光脉冲撞击目标材料的微滴的源激光器脉冲而产生EUV能量,所述系统包括:致动器,被配置为调制激光脉冲的能量,脉冲能量对应于待由所述激光脉冲产生的额定量的EUV能量;传感器,被配置为测量由所述激光脉冲撞击微滴产生的所述EUV能量;控制器,被配置为:确定使用来自源激光器的每个脉冲提取适当均匀量的能量所必需的激光脉冲的宽度;接收所选择的EUV剂量目标、以及要实现所述剂量目标所针对的激光脉冲数目;确定待产生的所期望的每个脉冲的平...

【专利技术属性】
技术研发人员:I·V·福门科夫R·J·拉法克
申请(专利权)人:ASML荷兰有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰,NL

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