CN109581819A - 放射源设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种放射源设备。上述放射源设备包括一腔室、一标靶液滴产生器、一排气模块、一测量装置以及一控制器。标靶液滴产生器配置以提供多个标靶液滴至腔室。排气模块配置以根据一第一气体流量而将对应于上述标靶液滴的碎屑抽出上述腔室。测量装置配置以测量在腔室中碎屑的浓度。控制器耦接于测量装置与排气模块，并配置以根据碎屑的所测量的浓度而调整第一气体流量。

Description

放射源设备
技术领域
本公开有关于一种放射源设备，且特别有关于一种极紫外光放射源设备。
背景技术
半导体集成电路经历了指数级的成长，在集成电路材料及设计上的技术进步下产生了多个世代的集成电路，且其中每一世代较前一世代具有更小更复杂的电路。在集成电路发展的过程中，当几何尺寸(也就是工艺中所能产出的最小元件或线)缩小时，功能密度(也就是每一芯片区域所具有的互连装置的数目)通常会增加。一般而言，这种尺寸缩小的工艺可提供增加生产效率以及降低相关成本的好处，然这种尺寸缩小的工艺也会增加制造与生产集成电路的复杂度。
在半导体工艺中，可发展极紫外光刻技术(extreme ultraviolet lithography，EUVL)来执行较高分辨率的光刻工艺。极紫外光刻技术利用了使用波长范围约在1-100纳米(nm)的极紫外光的扫描器。某些极紫外光扫描器提供了四倍缩小投影印刷(reductionprojection printing)，是类似于某些光学扫描器，差异仅在于极紫外光扫描器使用了反射式而非折射式光学系统，也就是使用了反射镜而非镜片。其中一种极紫外光光源是激光产生等离子体(laser-produced plasma，LPP)。激光产生等离子体技术是通过将一高功率激光光束聚焦在微小的标靶掺锡液滴上以形成高度离子化等离子体，此高度离子化等离子体会在波长为13.5纳米时发出具有最大发射量的峰值的极紫外光射线。接着激光产生等离子体的收集器收集这种极紫外光并通过光学系统反射至要进行光刻工艺的标的物，例如晶圆。这种激光产生等离子体收集器会因为粒子、离子、射线等撞击以及严重的锡沉积而遭受损伤与劣化。
发明内容
本公开提供一种放射源设备。放射源设备包括一腔室、一标靶液滴产生器、一排气模块、一测量装置以及一控制器。标靶液滴产生器配置以提供多个标靶液滴至腔室。排气模块配置以根据一第一气体流量而将对应于标靶液滴的碎屑抽出腔室。测量装置配置以测量在腔室中碎屑的浓度。控制器耦接于测量装置与排气模块，并配置以根据碎屑的所测量的浓度而调整上述第一气体流量。
附图说明
图1是显示根据本发明一些实施例所述的光刻系统的示意图；
图2是显示根据本发明一些实施例所述的图1的光刻系统的极紫外光放射源设备；
图3A是显示一些实施例中的碎屑补集装置的前视图；
图3B是显示一些实施例中的碎屑补集装置46的示意侧视图；以及
图4是显示根据本发明一些实施例所述的减少碎屑的方法的简单流程图。
附图标记说明：
10～光刻系统；
11～极紫外光放射源设备；
12～光源；
13～极紫外光扫描器；
14～照明器；
16～掩模平台；
18～掩模；
20～投影光学模块；
22～半导体基底；
24～基板平台；
26～气体供应模块；
28～排气模块；
30～标靶液滴产生器；
32～标靶液滴；
34～激发区；
36～收集器；
38～极紫外光光线；
39～碎屑；
40～控制器；
42～测量装置；
44～气体；
46～碎屑补集装置；
52～第一排气管线；
54～阀；
56～第二排气管线；
58～泵；
60～激光产生器；
64～窗口；
66～脉冲激光；
70～液滴捕捉器；
72～源容器；
110～壳体；
120～叶片；
130～第一端支撑件；
140～第二端支撑件；
410-440～操作；以及
CTRL1、CTRL2、EDT、EN～控制信号。
具体实施方式
为让本公开的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合说明书附图，作详细说明如下：
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。另外，以下公开书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
下文描述实施例的各种变化。通过各种视图与所示出的实施例，类似的元件标号用于标示类似的元件。应可理解的是，额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后，且在所述方法的其他实施例中，可以取代或省略部分的操作步骤。
本公开所描述的先进光刻工艺、方法和材料可用于许多应用，包括鳍式场效晶体管(FinFET)。举例而言，本公开内容适合图案化鳍片以在特征之间产生相对紧密之间隔。另外，可以根据本公开内容加工用于形成鳍式场效晶体管的鳍片之间隔。
图1是显示根据本发明一些实施例所述的光刻系统10的示意图。光刻系统10使用个别的发光源以及曝光模式来执行光刻曝光工艺。
光刻系统10包括光源12、照明器14、掩模平台16、投影光学模块(或投影光学盒(projection optics box，POB))20、基板平台24、一或多个气体供应模块26以及一或多个排气系统28，如图1所显示。在一些实施例中，光源12、气体供应模块26与排气系统28是实施在极紫外光放射源(EUV radiation source)设备11。再者，照明器14、掩模平台16、投影光学模块20以及基板平台24是实施在此实施例的极紫外光扫描器13中。光刻系统10的元件可被添加或省略，而本发明实施例不被所述实施例所限制。
光源12产生波长范围约在1纳米与100纳米之间的放射线。在一些实施例中，光源12产生波长集中在约13.5纳米的极紫外光放射线(或光线)。在这些实施例中，光源12也称为极紫外光光源。在一些实施例中，光源12可以被利用来从激发靶材施行任何高强度光子的放射(high-intensity photon emission)。
照明器14包括各种折射式光学元件，例如单一透镜或具有多重透镜(波域片)的透镜系统，或是可替代地为包含各种反射式光学元件(符合极紫外光刻系统使用)，例如单一反射镜或具有多重反射镜的反射镜系统，借此将光线由光源12导向掩模平台16上，特别是导向固定于掩模平台16上的掩模18。在这些实施例中，光源12产生极紫外光波长范围的光，并采用反射光学系统。
掩模平台16是配置来固定掩模18。在一些实施例中，掩模平台16包括静电吸盘(e-chuck)来固定掩模18。这是因为气体分子吸收了极紫外光光线，且用于极紫外光刻图案化(EUV lithography patterning)的光刻系统是维持在真空的环境下以避免极紫外光的强度损失。在这些实施例中，掩模、光掩模、以及光盘等用语可互换使用。
于一些实施例中，掩模18为反射式掩模。掩模18的一种示范性结构包括具有合适材料的基板，例如低热膨胀材料(low thermal expansion material，LTEM)或熔凝石英(fused quartz)。在各种例子中，低热膨胀材料包括掺杂有二氧化硅的二氧化钛，或者其他低热膨胀的合适材料。掩模18还包括有多个沉积在基板上的反射多层(reflectivemultiple layers(ML))。
反射多层包括多个薄膜对，如钼-硅(Mo/Si)薄膜对(例如是每一薄膜对中具有一钼层在一硅层的上面或下面)。另外，反射多层可包括钼-铍(Mo/Be)薄膜对，或是其余可配置来高度反射极紫外光的合适材料。掩模18还可包括用以保护的覆盖层，例如钌(Ru)，其是设置在反射多层上。掩模18还包括吸收层，例如氮化钽硼(tantalum boron nitride，TaBN)层，其是沉积在反射多层上。吸收层是被图案化以定义出集成电路的一层体。或者，另一反射层可沉积在反射多层上，并被图案化以定义出一集成电路的层，从而形成一极紫外光相位偏移遮罩(EUV phase shift mask)。
投影光学模块(或投影光学盒模块)20是配置来提供图案化的光束并将图案化的光束投射到半导体基底22上，以便将掩模18的图案映像(imaging)至半导体基底22上，其中半导体基底22是固定于光刻系统10的基板平台24上。在一些实施例中，投影光学盒模块20具有折射式光学系统(例如给紫外线光刻系统使用的)、或者替代地在各种实施例中具有反射式光学系统(例如给极紫外光刻系统使用的)。从掩模18导引来的光线被投影光学盒模块20所收集，且导引来的光线带有定义在掩模上的图案的映像。在一些实施例中，照明器14与投影光学盒模块20合称为光刻系统10的光学模块。
于一些实施例中，半导体基底22可以是半导体晶圆，而半导体晶圆是由硅或其他半导体材料所制成。可选的或附加的，半导体基底22可包括其他元素半导体材料，例如锗(Ge)。在一些实施例中，半导体基底22由复合半导体制成，例如碳化硅(silicon carbide，SiC)、砷化钾(gallium arsenic，GaAs)、砷化铟(indium arsenide，InAs)、或磷化铟(indium phosphide，InP)。在一些实施例中，半导体基底22是由合金半导体制成，例如硅锗(silicon germanium，SiGe)、硅锗碳(silicon germanium carbide，SiGeC)、砷磷化镓(gallium arsenic phosphide，GaAsP)、或磷化铟镓(gallium indium phosphide，GaInP)。在一些实施例中，半导体基底22可为绝缘层上覆硅(silicon-on-insulator，SOI)或绝缘层上覆锗(germanium-on-insulator，GOI)基底。
半导体基底22可具有各种装置元件。举例来说，装置元件是形成于半导体基底22中，包括晶体管(例如金属氧化物半导体场效晶体管(metal oxide semiconductor fieldeffect transistors，MOSFET)、互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)晶体管、双极性接面型晶体管(bipolar junction transistors，BJT)、高压晶体管(high voltage transistors)、高频晶体管(high-frequencytransistors)、P通道及/或N通道场效晶体管(p-channel及/或n-channel field-effecttransistors，PFETs/NFETs)等)、二极管、及/或其他合适的元件。可执行各种工艺来形成装置元件，例如沉积、蚀刻、植入、光刻、退火、及/或其他合适的工艺。在一些实施例中，半导体基底22上涂有感光于本实施例的极紫外光光线的一光刻胶层。包含前述元件的各种元件是被整合在一起且可操作来执行光刻曝光工艺。
在一些实施例中，排气系统28可以根据第一气体流量(例如从光源12所抽出的气体的流量)将气体排出光源12外，以便从光源12中抽出碎屑(debris)。再者，气体供应模块26可根据第二气体流量(例如，输入到光源12的气体的流量)向光源12提供气体(例如氢气)，以便降低在光源12的污染。在一些实施例中，气体是氢、氦、氩、氮或其他惰性气体。实施例中光源12、气体供应模块26和排气系统28的合作方式将描述于后。
图2是显示根据本发明一些实施例所述的图1的光刻系统10的极紫外光放射源设备11。极紫外光放射源设备11使用了单一脉冲激光产生等离子体(laser producedplasma，LPP)机构来产生等离子体，且进一步地由等离子体产生极紫外光光线38。
极紫外光放射源设备11包括光源12。在一些实施例中，光源12包括控制器40、标靶液滴产生器30、激光产生器60、激光产生等离子体收集器36、测量装置42、碎屑补集装置46、液滴捕捉器70以及源容器(source vessel)或腔室(chamber)72。光源12的前述元件可设置于真空中。再者，源容器72是保持在真空环境中。应当理解的是，光源12的元件可增加或省略，本发明实施例不被所述实施例所限制。
在某些实施例中，控制器40是耦接于测量装置42、标靶液滴产生器30以及激光产生器60。在这些实施例中，控制器40可控制测量装置42、标靶液滴产生器30和激光产生器60的操作。再者，控制器40能接收由测量装置42所测量的信息。所测量的信息将详细描述于后。
标靶液滴产生器30配置以产生多个标靶液滴32至源容器72。例如，一次会产生一个标靶液滴32，而一串的标靶液滴32会移动通过激发区34。在一些实施例中，标靶液滴产生器30包括气体供应器(未显示)。气体供应器可提供泵送气体以迫使标靶材料从标靶液滴产生器30中流出并驱动标靶液滴32的流动。来自标靶液滴产生器30的标靶液滴32的流量是标靶液滴产生器30中泵送气体的压力的函数。例如，当泵送气体的压力增加时，标靶液滴32流动得更快，以及当泵送气体的压力降低时，标靶液滴32流动得更慢。另一方面，来自标靶液滴产生器30的标靶液滴32的流量可由控制器40所控制。
在一些实施例中，标靶液滴32是锡(Sn)液滴。在一些实施例中，标靶液滴32具有约30微米(μm)的直径。在一些实施例中，标靶液滴32以大约50千赫兹(kHz)的速率产生并且以大约70米每秒(m/s)的速度被导入光源12中的激发区34。其他材料也可用于标靶液滴32，诸如含锡液体材料(如：含锡、锂(Li)和氙(Xe)的共晶合金)。标靶液滴32可以为固态或液态。
激光产生器60配置以产生多个脉冲激光66，以便将标靶液滴32转换成等离子体。在这些实施例中，激光产生器60包括单一激光源，且激光源配置成产生脉冲激光(或激光束)66。每一脉冲激光66是用于照射一标靶液滴32，以便产生增加的发射光。例如，脉冲激光66将目标靶液滴32加热到预设温度。在预设温度下，标靶液滴32中的材料会释放其电子并变成极紫外光光线(或放射)38的等离子体。极紫外光光线38会由收集器36所收集。收集器36还反射并聚焦极紫外光光线38用于光刻曝光工艺。例如，由收集器36收集的极紫外光光线38会经由源容器72的输出端74照射到图1的照明器14，以便将来自光源12的极紫外光光线38导向掩模平台16上，特别是固定在掩模平台16上的掩模18。
在这些实施例中，激光源为二氧化碳激光源。在一些实施例中，激光源为掺钕的钇铝石榴石(neodymium-doped yttrium aluminum garnet(Nd：YAG))激光源。在一些实施例中，脉冲激光66具有特定光点尺寸(大约100至300微米)。脉冲激光66具有一定的驱动功率以满足晶圆的批量生产(volume production)，例如每小时125片晶圆的生产量。举例而言，脉冲激光66配备了约19千瓦的驱动功率。然而，应当理解的是，许多变动和修改可以在本公开的实施例中进行。
来自激光源的脉冲激光66被引导通过收集器36的窗口(或透镜)64进入激发区34，以便在激发区34中照射标靶液滴32。窗口64是采用对脉冲激光66大体上透明的合适材料。
在一些实施例中，光源12可使用双激光产生等离子体机构，其中激光源60为多个激光源的群集。举例而言，激光源60可包括一预热激光源和一主要激光源，分别生成预热脉冲激光和主要脉冲激光。每一预热脉冲激光和主要脉冲激光可为二氧化碳激光源、掺钕的钇铝石榴石激光源、或其他合适的激光源。相较于主要脉冲激光，预热脉冲激光具有较小的光点尺寸和较低的能量强度，以及预热脉冲激光是用来预热标靶液滴32以产生低密度的标靶雾(target plume)。低密度的标靶雾接着再被主要脉冲激光重新加热，以产生更多的极紫外光光线38的放射。再者，极紫外光光线38会被收集器36所收集。收集器36还反射和聚焦极紫外光光线38以供光刻曝光工艺。
收集器36具有适当的涂布材料与形状以作为极紫外光收集、反射、以及聚焦的反射镜。在一些实施例中，收集器36具有椭圆形几何形状。在一些实施例中，收集器36的涂布材料是相似于图1的极紫外光掩模18的反射复合层。在一些实施例中，收集器36的涂布材料包括一复合层(例如多个钼-硅薄膜对)且还包括涂布于复合层上的一覆盖层(例如钌)，以大体上反射极紫外光。在一些实施例中，收集器36可还包括光栅结构，以有效地分散导引在收集器36上的激光。举例而言，可涂布氮化硅层(silicon nitride layer)在收集器36上并图案化为一光栅结构。
液滴捕捉器70是安装于相对于标靶液滴产生器30的位置以及标靶液滴32移动的方向上。液滴捕捉器70是用于捕捉未被脉冲激光66所击中的标靶液滴32。例如，脉冲激光66可能故意错过某些标靶液滴32。此外，高温等离子体可冷却且成为蒸气或微小粒子(集体地，碎屑)39。当脉冲激光66没有正确和准确地照射到标靶液滴32时，碎屑(或灰尘)39会增加。例如，如果标靶液滴32为不稳定，则会发生不稳定的标靶液滴32会被转换成不稳定的等离子体和非预期的碎屑39，于是碎屑39会增加。碎屑39可能沉积在收集器36的表面上，于是会对收集器36造成污染。因此，当累积的碎屑39克服重力时，会发生沉降。随着时间的推移，由于碎屑累积和其他因素例如离子损害、氧化、以及起泡(blistering)，收集器36的反射率将会降低。再者，脉冲激光66的能量会由于碎片39的不想要的吸收而降低，所以会导致更多碎屑39的产生以及收集器的快速退化。一旦反射率降低至一定程度(例如小于50％)，收集器36将到达其使用寿命且必须在更换操作中被汰换。在更换操作中交换收集器36时，光刻系统10会被关闭，而不能执行光刻曝光工艺。当更换操作的次数或更换操作的操作时间增加时，半导体基底22的制造周期会增加，因而增加制造成本。
测量装置42配置为测量源容器72中碎屑39的浓度。在一些实施例中，测量装置42是浓度检测器，用以向控制器40提供关于碎屑39的浓度的信息。
碎屑补集装置46设置在源容器72中激发区34和输出端74之间。图3A是显示碎屑补集装置46的前视图，而图3B是显示碎屑补集装置46的示意侧视图。碎屑补集装置46包括壳体110、第一端支撑件130和第二端支撑件140，其可操作地支撑在壳体110内旋转的多个叶片120。在一些实施例中，壳体110是截头圆锥形支撑框架。第一端支撑件130具有比第二端支撑件140更大的直径。碎屑补集装置46可通过使用旋转的叶片120来扫除慢速的锡(Sn)原子和/或锡烷(SnH4)，以防止收集器36的表面和/或源容器72内部的其他元件/部分会被锡烟雾涂盖。
叶片120从壳体110径向向内突出。叶片120可以是薄的细长板。在一些实施例中，每一叶片在平面图中具有三角形或梯形形状。在一些实施例中，叶片120是对齐的，使得叶片120的纵轴是平行于脉冲激光66的方向(例如朝向源容器72的输出端74)，使得叶片120向极紫外光光线38呈现尽可能小的横截面积。在一些实施例中，碎屑补集装置46的中心核心是空的。碎屑补集装置46是由包括一或多个马达、一或多个皮带及/或一或多个齿轮或任何旋转机构的驱动单元(未显示)所驱动以进行旋转。在一些实施例中，可通过加热器将叶片120从100℃加热到400℃。
碎屑补集装置46是由合适的材料所制造，例如不锈钢、铜、铝或陶瓷。在一些实施例中，碎屑补集装置46是由不锈钢制成。在这些实施例中，碎屑补集装置46的表面，特别是叶片120的表面，会涂有催化材料，其可以将锡烷(SnH4)还原成锡。催化材料包括钌(Ru)、锡(Sn)、氧化锡、氧化钛或其组合。在一些实施例中，催化材料使用钌。在碎屑补集装置46的钌涂层表面将锡烷还原成锡，并在其上捕获锡。
钌可以通过热沉积方法、电子束沉积方法或任何其它合适的成膜方法涂覆在叶片的表面上。在一些实施例中，钌层的厚度在约2nm至50nm的范围内。相似的方法和配置可应用于包括另一种材料的催化层。
在一些实施例中，叶片120的表面具有粗糙结构，而催化层是形成在粗糙表面上。粗糙表面具有规则和/或不规则/随机排列的纳米级微结构。
参考回图2，光刻系统10还包括气体供应模块26和排气模块28。气体供应模块26配置成根据第二气体流量将气体44提供到源容器72中，且特别是在收集器36的反射表面附近的空间中。在这些实施例中，可根据来自控制器40的第二控制信号CTRL2对由气体供应模块26所提供的气体44的第二气体流量进行调整。例如，假如第二控制信号CTRL2是具有一位元的数字信号，则控制器40会提供具有第一逻辑电平的第二控制信号CTRL2来增加第二气体流量，以及提供具有第二逻辑电平的第二控制信号CTRL2来降低第二气体流量。
在一些实施例中，气体44是氢气(H2)，其对极紫外光辐射的吸收较小。氢气是作为通过气体44的电离而产生的氢自由基，以用于清洁目的。在一些实施例中，气体是氦、氩、氮或另一种惰性气体。当标靶液滴32含有锡时，到达收集器36的涂层表面(与窗口64)的气体44也会与锡发生化学反应，以形成锡烷(SnH4)，其是极紫外光生成过程本身的气态副产物。然后，将锡烷抽出(例如通过排气模块28)，然后丢弃。可以替代地或另外地使用其他合适的气体。在一些实施例中，气体44可经由一或多个气体管道而通过窗口64附近的开口(或间隙)而引入至收集器36。
氢气对极紫外光辐射的吸收低。到达收集器36的涂层表面的氢气会与标靶液滴32的金属发生化学反应，而形成氢化物，例如金属氢化物。当锡(Sn)是作为标靶液滴32时，会形成锡烷(SnH4)，其是产生极紫外光过程中的气态副产物。然后气态锡烷会被排气模块28排出。如先前所描述，为了捕获锡烷或其他碎屑，可在源容器72中使用碎屑补集装置46。
气体44亦能够将碎屑39从源容器72中载送到一或多个排气模块28中。在下面的讨论中，碎屑39包括在标靶液滴32和气体44的残余物之间的副产物。
排气模块28配置为根据第一气体流量而从源容器72中抽出碎屑39。在这些实施例中，排气系统28包括第一排气管线52、阀54、第二排气管线56和一或多个泵58。
第一排气管线52连接到光源12的源容器72，用于接收碎屑39。对于排气模块28而言，第一排气管线52是安排在源容器72中的合适位置，以便将碎屑39的剩余部分排出由收集器36和碎屑补集装置46所定义的空间。第一排气管线50会接收蒸气或小颗粒形式的碎屑39与气体44。
阀54连接在第一排气管线52和第二排气管线56之间。阀54可以是蝶形阀、调节器或类似装置。根据来自控制器40的第一控制信号CTRL1，阀54可控制从第一排气管线52到第二排气管线56的第一气体流量。例如，假如第一控制信号CTRL1是具有一位元的数字信号，则控制器40会提供具有第一逻辑电平的第一控制信号CTRL1来增加第一气体流量，并提供具有第二逻辑电平的第一控制信号CTRL1来降低第一气体流量。在一些实施例中，阀54可以是蝴蝶阀，且对应于第一气体流量的蝴蝶阀的开口率(open ratio)是根据第一控制信号CTRL1而自动地调整。
第二排气管线56是连接在阀54和泵58之间。再者，泵58配置沿着从光源12的源容器72按序至第一排气管线52、阀54与第二排气管56的流动路径而产生气流，用以有效地从源容器72抽出碎屑39。在这些实施例中，泵58是由第一控制信号CTRL1所控制的真空泵。在一些实施例中，泵58的泵速率是由第一控制信号CTRL1所控制，而排气系统28的第一气体流量是根据阀54的气体流量和泵58的泵速度所决定。
在一些实施例中，一或多个过滤器(未显示)安排在第一排气管线52和/或第二排气管线56中。过滤器可从在流动路径中流动的气体中去除至少一部分的碎屑39，因此增加排气模块28的效率。在一些实施例中，过滤器是碎屑捕集装置(或碎片捕集器)。例如，碎屑捕集器可包括某些结构，例如。迷径(labyrinth)结构、纳米棒(nano rod)和多孔巨观结构。当碎屑39撞击结构时，它会凝结成液体或固体形式，从而被困在碎屑捕集器内。
光刻曝光工艺期间，从源容器72经由泵58移除气体，以相应于来自气体供应模块26的气体44在源容器72中维持固定的气压，和/或去除来自源容器72的污染物、蒸气、金属粉尘等。
在极紫外光放射源设备11中，根据来自测量装置42的碎屑39的浓度，控制器40会分别提供第二控制信号CTRL2和第一控制信号CTRL1至气体供应模块26以及排出气模块28，以便控制气体供应模块26的第二气体流量以及排气系统28的第一气体流量，用于碎屑39的净化操作(或程序)。在一些实施例中，第一气体流量与第二气体流量会成比例，例如第二气体流量与第一气体流量的比率是大于或等于1。例如，在光刻曝光工艺完成后，当碎屑39的浓度超过上临界值TH_H时，控制器40会增加气体供应模块26的第二气体流量以及排气系统28的第一气体流量，直到碎屑39的浓度低于下临界值TH_L。于是，容器清洁度可快速执行，因此减少了收集器36表面上的污染并延长了收集器36的使用寿命。下临界值TH_L(例如0.001μg/m3)是小于上临界值TH_H(例如1μg/m3)。下临界值TH_L和上临界值TH_H之间的缓冲范围可以避免频繁地使能(enable)和禁能(disable)净化操作。净化操作将详细描述于后。再者，下临界值TH_L和上临界值TH_H是根据各种光刻曝光工艺所决定。
在一些实施例中，上临界值TH_H可以相同于下临界值TH_L。于是，净化操作会密集地执行。
在一些实施例中，控制器40还提供控制信号DET至图1的极紫外光扫描器13，以便通知极紫外光扫描器13，碎屑39的浓度已超过上临界值TH_H。例如，如果控制信号DET是具有一位元的数字信号，当碎屑39的浓度超过上临界值TH_H时，控制器40会提供具有第一逻辑电平的控制信号DET至极紫外光扫描器13。假如光刻曝光工艺是由极紫外光扫描器13执行，则在完成光刻曝光工艺之后，极紫外光扫描器13会相应于控制信号DET而提供控制信号EN至控制器40，以便在源容器72中使能净化操作。接着，相应于来自极紫外光扫描器13的控制信号EN，控制器40会增加气体供应模块26的第二气体流量和排气系统28的第一气体流量，直到碎屑39的浓度低于下临界值TH_L。接着，控制器还提供控制信号DET至极紫外光扫描器13，以便通知极紫外光扫描器13，碎屑39的浓度已低于下临界值TH_L。例如，假如控制信号DET是具有一位元的数字信号，当碎屑39的浓度小于下临界值TH_L时，控制器40提供具有第二逻辑电平的控制信号DET至极紫外光扫描器13。因此，极紫外光扫描器13可以执行下一光刻曝光工艺。在一些实施例中，当执行净化操作时，不会有半导体基底22或是掩模18会被固定在光刻系统10中。
图4是显示根据本发明一些实施例所述的减少碎屑的方法的简单流程图。再者，图4的方法是由图1的光刻系统10所执行，用于光刻曝光工艺。
在执行图4的方法之前，将掩模18和半导体基底22载入到光刻系统10，并在半导体基底22上执行极紫外光刻曝光工艺。掩模18是图案化掩模并且包括要转移到半导体基底22上的集成电路图案。再者，掩模18是固定在掩模平台16上并对掩模18进行对准。半导体基底22涂有光刻胶层。在这些实施例中，光刻胶层对来自光刻系统10的光源12的极紫外光(辐射)敏感。
根据来自光源12的极紫外光光线38，极紫外光扫描器13会执行光刻曝光工艺。如先前所描述，来自标靶液滴产生器30的标靶液滴32会被在源容器72中的脉冲激光66照射，以便将标靶液滴32转换成等离子体作为极紫外光光线38。当进行光刻曝光工艺时，碎屑39的数量会增加。
在光刻曝光工艺中，气体供应模块26会根据具有低流量设定值FR_IN_L的第二气体流量将气体44提供到源容器72中。同时地，排气系统28会根据具有低流量设定值FR_OUT_L的第一气体流量将气体44与碎屑39排出源容器72。低流量设定值FR_IN_L可以等于或不同于低流量设定值FR_OUT_L。在一些实施例中，排气系统28的第一气体流量是等于气体供应模块26的第二气体流量。在一些实施例中，排气系统28的第一气体流量是同步(或成比例)于气体供应模块26的第二气体流量。例如，当第一气体流量增加时，第二气体流量会增加，以及当第一气体流量减少时，第二气体流量会减少。
在图4的操作410中，测量装置42会测量源容器72中碎屑39的浓度，并将关于浓度的信息提供给控制器40。在一些实施例中，关于浓度的信息是经由模拟信号或是具有一或多个位元的数字信号所传送。当得到关于浓度的信息时，控制器40会将浓度与上临界值TH_H进行比较，以确定是否执行净化操作。
一些实施例中，关于浓度的信息被进一步提供给极紫外光扫描器13。根据浓度，极紫外光扫描器13能决定是否执行净化操作。
在操作420中，当浓度超过上临界值TH_H时，控制器40会提供控制信号DET(例如具有第一逻辑电平)至极紫外光扫描器13，以便通知极紫外光扫描器13，需要对光源12执行净化操作。
当极紫外光扫描器13得到控制信号DET且光刻曝光工艺仍执行时，极紫外光扫描器13在光刻曝光工艺完成的后将提供控制信号EN至控制器40。反之，当极紫外光扫描器13得到控制信号DET且光刻曝光工艺已完成时，极紫外光扫描器13会立即提供控制信号EN至控制器40。
在一些实施例中，在极紫外光扫描器13提供控制信号EN至控制器40之前，会从极紫外光扫描器13卸载掩模18和/或半导体基底22。因此，在净化操作中，不会有掩模或半导体基底22出现在光刻系统10中。
在操作430中，相应于来自极紫外光扫描器13的控制信号EN，控制器40会增加气体供应模块26的第二气体流量和排气模块28的第一气体流量，以便执行净化操作，用以快速地从源容器72中排出碎屑39。
在一些实施例中，控制器40会提供第二控制信号CTRL2至气体供应模块26，以便将气体供应模块26的第二气体流量从低流量设定值FR_IN_L改变为高流量设定值FR_IN_H，其中高流量设定值FR_IN_H是大于低流量设定值FR_IN_L(例如FR_IN_H>FR_IN_L)。于是，气体44会快速地提供至源容器72。此外，控制器40是亦提供第一控制信号CTRL1至排气模块28，以便将第一气体流量从低流量设定值FR_OUT_L改变为高流量设定值FR_OUT_H，其中高流量设定值FR_OUT_H是大于低流量设定值FR_OUT_L(例如FR_OUT_H>FR_OUT_L)。于是，碎屑39会被快速地从源容器72中排出。
在一些实施例中，气体供应模块26的第二气体流量是从低流量设定值FR_IN_L逐渐增加到高流量设定值FR_IN_H，以及排气系统28的第一气体流量是从低流量设定值FR_OUT_L逐渐增加到高流量设定值FR_OUT_H。在一些实施例中，气体供应模块26的第二气体流量和排气系统28的第一气体流量是根据浓度的特定函数或算式而增加。
低流量设定值FR_OUT_L和FR_IN_L以及高流量设定值FR_OUT_H和FR_IN_H是根据各种光刻曝光工艺所决定。
在一些实施例中，对应于浓度的碎屑密度可根据下列算式(1)而得到：
其中“Sd”是表示碎屑产生的来源、“p”是表示排气模块28的第一气体流量而“c”是表示碎屑39的浓度。
在净化操作中，控制器40会控制激光产生器60，以停止提供脉冲激光66。在一些实施例中，控制器40会控制标靶液滴产生器30停止在净化操作中提供标靶液滴32。因此，没有目标液滴32会被脉冲激光66照射到，而不会产生额外的碎屑39。于是，碎屑产生的来源为零(即Sd＝0)。因此，对应于浓度的碎屑密度可根据下列算式(2)而得到：
与使用固定气体流速(例如p＝FR_OUT_L)从源容器72中排出碎屑39的传统操作相比较，使用实施例中可调整气体流量的净化操作(例如，在光刻曝光工艺中，p＝FR_OUT_L，而在净化操作中，p＝FR_OUT_H)可以加速碎屑39的抽出。
在净化操作中，测量装置42会连续地测量浓度并提供浓度至控制器40。在得到来自测量装置42的浓度之后，控制器40会将浓度与下临界值TH_L进行比较，以判断是否完成净化操作。一旦浓度低于下临界值TH_L，则净化操作就完成了。
在操作440中，在确定浓度小于下临界值TH_L之后，控制器40会恢复或减少气体供应模块26的第二气体流量和排气模块28的第一气体流量。同时地，控制器40会提供控制信号DET(例如具有第二逻辑电平)至极紫外光扫描器13，以通知极紫外光扫描器13，光源12是干净的。因此，可执行下一光刻曝光工艺。
在一些实施例中，在完成净化操作之后，控制器40会提供第二控制信号CTRL2(例如具有第二逻辑电平)至气体供应模块26，以便将第二气体流量从高流量设定值FR_IN_H改变为低流量设定值FR_IN_L。于是，气体44会缓慢地提供至源容器72。此外，控制器40会提供第一控制信号CTRL1(例如具有第二逻辑电平)至排气模块28，以便将第一气体流量从高流量设定值FR_OUT_H改变为低流量设定值FR_OUT_L。于是，会缓慢地从源容器72中抽出碎屑39。
在一些实施例中，气体供应模块26的第二气体流量会从高流量设定值FR_IN_H逐渐降低到低流量设定值FR_IN_L，以及排气系统28的第一气体流量会从高流量设定值FR_OUT_H逐渐降低到低流量设定值FR_OUT_L。在一些实施例中，气体供应模块26的第二气体流量以及排气系统28的第一气体流量是根据浓度的特定函数或算式而减少。
本发明实施例提供了放射源设备、极紫外光刻系统以及用于减少极紫外光刻系统中碎屑的方法。测量装置42会测量源容器72中碎屑39的浓度。假如碎屑39的浓度超出上临界值TH_H，控制器40会提供控制信号DET以通知极紫外光扫描器13，以执行净化操作。一旦极紫外光扫描器13完成了所执行的光刻曝光工艺，极紫外光扫描器13会提供控制信号EN至控制器40，以便开始净化操作。在净化操作中，控制器40会增加气体供应模块26的第二气体流量以及排气系统28的第一气体流量，直到碎屑39的浓度小于下临界值TH_L。在净化操作中，控制器40亦会控制标靶液滴产生器30和激光产生器60，以便停止提供标靶液滴32和脉冲激光66。当碎屑39的浓度没有超过下临界值TH_L时，则结束净化操作，而控制器40会提供控制信号DET，以通知极紫外光扫描器13进行下一光刻曝光工艺。于是，碎屑39可以快速地从源容器72中抽出，因而可降低收集器36表面的污染。因此，可改善收集器36的使用寿命，然后进一步延长使用寿命。还有，收集器36需要交换的次数也减少了。再者，由于在光刻曝光工艺中的液滴条件更稳定，因此可以确保剂量控制和曝光质量。因此，在光刻曝光工艺中也提高了工具的可用性、生产率和可靠性。
在一些实施例中，本公开提供一种放射源设备。放射源设备包括一腔室、一标靶液滴产生器、一排气模块、一测量装置以及一控制器。标靶液滴产生器配置以提供多个标靶液滴至腔室。排气模块配置以根据一第一气体流量而将对应于标靶液滴的碎屑抽出腔室。上述测量装置配置以测量在腔室中碎屑的浓度。控制器耦接于测量装置与排气模块，并配置以根据碎屑的所测量的浓度而调整第一气体流量。
在一些实施例中，排气模块包括连接于腔室的一第一排气管线、连接于第一排气管线的一阀、连接于阀的一第二排气管线，以及连接于第二排气管线的一泵。阀具有对应于第一气体流量的一开口率。泵配置以将碎屑排出腔室，并按序进入第一排气管线、阀以及第二排气管线。
在一些实施例中，当测量装置所测量的碎屑的浓度超过一上临界值时，控制器配置以增加第一气体流量，直到所测量的碎屑的浓度超是低于一下临界值。
在一些实施例中，放射源设备还包括一气体供应模块，配置以根据一第二气体流量而提供一气体至腔室。排气模块的第一气体流量是同步于气体供应模块的第二气体流量。
在一些实施例中，当所测量的碎屑的浓度超过一上临界值时，控制器配置以增加第一气体流量与气体供应模块的第二气体流量，直到所测量的碎屑的浓度是低于一下临界值。
在一些实施例中，当所测量的碎屑的浓度超过一上临界值时，控制器配置以将第一气体流量从一低流量设定值改变为一高流量设定值。当所测量的碎屑的浓度是低于一下临界值时，控制器配置以将第一气体流量从高流量设定值改变为低流量设定值。
在一些实施例中，放射源设备还包括一激光产生器配置以当第一气体流量改变至低流量设定值时，提供多个脉冲激光来照射在腔室内的标靶液滴，以便产生一极紫外光放射。
在一些实施例中，本公开提供一种极紫外光刻系统。极紫外光刻系统包括一极紫外光扫描器、一光源以及一排气模块。极紫外光扫描器配置以相应于一极紫外光放射而执行一光刻曝光工艺。光源配置以提供极紫外光放射至极紫外光扫描器。光源包括一腔室、一收集器、一标靶液滴产生器、一测量装置以及一控制器。收集器配置以在腔室内收集极紫外光放射并将极紫外光放射导引至极紫外光扫描器。标靶液滴产生器配置以提供多个标靶液滴至腔室。测量装置配置以测量在腔室内对应于标靶液滴的碎屑的浓度。控制器配置以根据所测量的碎屑的浓度以及来自极紫外光扫描器的一控制信号而调整一第一气体流量，以便在腔室内执行一净化操作。排气模块配置以根据第一气体流量将碎屑排出腔室。控制信号用以指示光刻曝光工艺已完成。
在一些实施例中，光源还包括一激光产生器。激光产生器配置以在光刻曝光工艺中产生多个脉冲激光以照射在腔室内的标靶液滴，以便产生等离子体作为极紫外光放射，并配置以在净化操作中停止提供脉冲激光。
在一些实施例中，当所测量的碎屑的浓度超出一上临界值时，控制器配置以将第一气体流量从一低流量设定值改变至一高流量设定值。当所测量的碎屑的浓度低于一下临界值时，控制器配置以将第一气体流量从高流量设定值改变至低流量设定值。
在一些实施例中，当第一气体流量改变至低流量设定值时，光源配置以提供多个脉冲激光以照射在腔室内的标靶液滴，以便产生等离子体作为极紫外光放射。
在一些实施例中，其中极紫外光扫描器配置以在光刻曝光工艺中，使用极紫外光放射来照射一图案化掩模，以便提供一图案化光束并投射上述图案化光束在一半导体基底上。
在一些实施例中，排气模块包括连接于腔室的一第一排气管线、连接于第一排气管线的一阀、连接于阀的一第二排气管线，以及连接于第二排气管线的一泵。阀具有对应于第一气体流量的一开口率。泵配置以将碎屑排出腔室，并按序进入第一排气管线、阀以及第二排气管线。
在一些实施例中，当所测量的碎屑的浓度置超过一上临界值时，控制器配置以相应于控制信号而增加上述第一气体流量，直到所测量的碎屑的浓度是低于一下临界值。
在一些实施例中，极紫外光刻系统还包括一气体供应模块，配置以根据一第二气体流量而提供一气体至腔室。第一气体流量是成比例于气体供应模块的第二气体流量。
在一些实施例中，当所测量的碎屑的浓度超过一上临界值时，控制器配置以增加排气模块的第一气体流量与气体供应模块的第二气体流量，直到所测量的碎屑的浓度是低于一下临界值。
在一些实施例中，本公开提供一种在极紫外光刻系统中减少碎屑的方法。在此方法中，测量在一光源的一腔室内碎屑的浓度。相应于一第一控制信号，当所测量的碎屑的浓度超出一上临界值时，增加光源的一排气模块的一第一气体流量，以便根据已增加的第一气体流量将碎屑排出腔室。当所测量的碎屑的浓度低于一下临界值时，降低已增加的第一气体流量，以便根据已降低的第一气体流量将碎屑排出腔室。第一控制信号用以指示一光刻曝光工艺已完成。
在一些实施例中，当所测量的碎屑的浓度超过上临界值时，提供一第二控制信号至一极紫外光扫描器。相应于第二控制信号，在光刻曝光工艺完成之后，极紫外光扫描器提供第一控制信号。
在一些实施例中，当所测量的碎屑的浓度低于下临界值时，通知极紫外光扫描器执行下一光刻曝光工艺。
在一些实施例中，当所测量的碎屑的浓度超出上临界值时，相应于第一控制信号，增加光源的一气体供应模块的一第二气体流量，以根据已增加的第二气体流量而提供一气体至腔室。当所测量的碎屑的浓度低于下临界值时，降低光源的气体供应模块的已增加的第二气体流量，以根据已降低的第二气体流量而提供气体至腔室。
虽然本公开已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，任何所属技术领域中包括通常知识者，在不脱离本公开的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，因此本公开的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (1)

1.一种放射源设备，包括：
一腔室；
一标靶液滴产生器，配置以提供多个标靶液滴至上述腔室；
一排气模块，配置以根据一第一气体流量而将对应于上述标靶液滴的碎屑抽出上述腔室；
一测量装置，配置以测量在上述腔室中上述碎屑的浓度；以及
一控制器，耦接于上述测量装置与上述排气模块，并配置以根据上述碎屑的所测量的上述浓度而调整上述第一气体流量。
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