CN109923945B - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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
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。
技术领域
本发明通常涉及激光产生的等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源。更具体地，本发明涉及一种用于改进由LPP EUV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。
背景技术
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。
LPP EUV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“MOPA PP”(“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MOPA PP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。
发明内容
本文中公开了用于改进对由LPP EUV光源产生的并且待被施加至被处理物体(诸如半导体晶片)的EUV辐射的剂量的控制、同时提供从激光增益介质提取均匀量的能量的方法和设备。
在一个实施例中，公开了一种用于控制由激光产生的等离子体(LPP)EUV光源产生的极紫外(EUV)辐射的剂量的方法，LPP EUV光源通过点燃源激光器脉冲而产生EUV能量，激光脉冲具有与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，方法包括：由控制器确定从源激光器提取适当均匀量的能量所必需的激光脉冲的宽度；由控制器接收所选择的EUV剂量目标以及要实现剂量目标所针对的激光脉冲数目；由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，以便针对激光脉冲数目来实现剂量目标；由控制器使得光源点燃激光脉冲以撞击微滴；由控制器使得致动器将激光脉冲的宽度调制为必需的宽度；由传感器测量由激光脉冲撞击微滴产生的EUV能量；由控制器将测得的EUV能量添加至由已经被点燃的激光脉冲产生的EUV能量的累计总量；由控制器确定在EUV剂量的累计总量与所期望的每个激光脉冲的平均EUV能量乘以已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；由控制器使得致动器将下一激光脉冲的脉冲能量调制为适当的脉冲能量；以及由控制器使得光源点燃下一激光脉冲以撞击后续微滴。
另一实施例公开了一种用于控制由激光产生的等离子体(LPP)极紫外EUV光源产生的极紫外(EUV)辐射的剂量的系统，LPP EUV光源通过点燃能够采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，系统包括：致动器，被配置为调制激光脉冲的能量，脉冲能量对应于将要由激光脉冲产生的额定量的EUV能量；传感器，被配置为测量由撞击微滴的激光脉冲产生的EUV能量；控制器，被配置为：确定从源激光器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剂量目标和要实现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均EUV能量，以便于针对激光脉冲数目来实现剂量目标；使得光源点燃激光脉冲以撞击微滴；使得第一致动器将激光脉冲的宽度调制为必需的宽度；将测得的由每个激光脉冲产生的EUV能量添加至由已经被点燃的激光脉冲产生的EUV能量的累计总量；确定在EUV剂量的累计总量与所期望的每个脉冲的平均EUV能量乘以已被点燃的脉冲的数目之间的差值，以及根据所确定的差值，确定对于下一激光脉冲的所期望的宽度；使得致动器将下一激光脉冲的脉冲能量调制为合适的脉冲能量；以及使得光源点燃下一激光脉冲以撞击后续微滴。
又一实施例公开了一种非暂态计算机可读存储介质，其上体现了用于使得计算设备执行用于控制由激光产生的等离子体(LPP)EUV光源产生的极紫外(EUV)辐射的剂量的方法的指令，LPP EUV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，方法包括：由控制器确定从源激光器提取适当均匀量的能量所必需的激光脉冲的宽度；由控制器接收所选择的EUV剂量目标以及要实现剂量目标所针对的激光脉冲数目；由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，以便针对激光脉冲数目来实现剂量目标；由控制器使得光源点燃激光脉冲以撞击微滴；由控制器使得致动器将激光脉冲的宽度调制为必需的宽度；由传感器测量由撞击微滴的激光脉冲产生的EUV能量；由控制器将测得的EUV能量添加至由已经被点燃的激光脉冲产生的EUV能量的累计总量；由控制器确定在EUV剂量的累计总量与所期望的每个激光脉冲的平均EUV能量乘以已被点燃的激光脉冲的数目之间的差值，以及根据所确定的差值，确定将由下一激光脉冲产生的所期望的EUV能量；由控制器使得致动器将下一激光脉冲的脉冲能量调制为合适的脉冲能量；以及由控制器使得光源点燃下一激光脉冲以撞击后续微滴。
附图说明
图1是可以用于现有技术以及本文中所描述的那些技术的LPP EUV系统的典型实施例的一些部件的示意图。
图2是示出了根据一个实施例的使用脉冲调制的LPP EUV系统的典型操作的各种参数的图示。
图3是根据一个实施例的用于改进对由LPP EUV光源产生的EUV辐射的剂量的控制的方法的流程图。
具体实施方式
本申请描述了用于改进对由激光产生的等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源产生的并且将要被施加至被处理物体(诸如半导体晶片)的EUV辐射的剂量的控制、同时提供从激光增益介质提取均匀量的能量的方法和设备。
在一个实施例中，使用脉冲控制模式的变型，其中延长或加长了来自源激光器的每个脉冲的持续时间(还通常被称作脉冲宽度)，而不是如现有技术中缩短。例如由将从功率放大器提取一部分能量的EOM产生延长持续时间的脉冲宽度。脉冲宽度的持续时间被选择以便采用每个脉冲提取在源激光器增益介质(功率放大器)中适当和均匀量的能量。例如，在一个实施例中利用每个脉冲所提取的能量的量足以防止自发激光。这还可以允许源激光器在最高可能脉冲能量下运行，并且由此用于待产生的最高可能EUV能量。在MOPA PP系统的情形中，其中“脉冲”包括预脉冲和主脉冲，主脉冲宽度被加长；因此，下文中术语“脉冲”的使用应该被理解为指的是这种系统中的主脉冲。
在其他实施例中，待从源激光器增益介质提取的能量的合适量可以是基于除了自发激光之外的考虑。例如，可以期望提取足够能量以维持穿过各种部件的束路径的热状态，以防止热效应引起系统的未对准。在一些实施例中，能量的充分提取可以允许系统在靠近一个或多个部件的损伤阈值的水平操作。通常，与现有技术相比，从源激光器增益介质提取能量允许利用简单实施方式宽得多的剂量目标范围，并且可以避免对于复杂解决方案(诸如将吸收气体喷射至腔室中)的需求，这要求附加的气体以及气源硬件。本领域技术人员将能够确定能量提取的哪些可能目标是重要的以及应该提取以实现那些目标的能量的合适量。
如上，在现有技术中已经相信必须缩短来自源激光器的脉冲宽度以便于控制脉冲能量，并且因此控制EUV能量，即便给定来自源激光器的能量的不完整提取以及结果自发激光的风险。通常认为来自源激光器的较长脉冲将导致激光脉冲中更多能量并且导致由撞击微滴的脉冲所产生的更多EUV能量。
在一个实施例中，本发明以与现有技术直觉相反的方式实施，其中系统并未缩短脉冲，而是加长脉冲宽度以确保采用每个脉冲的均匀能量提取，并且当必要时依赖其他方法以减小脉冲能量或EUV能量。脉冲宽度可以长达100至200纳秒(ns)，而不是现有技术脉冲调制中共用的45至100ns，而在一些实施例中脉冲宽度可以短至大约30ns。这在一些实施例中可行，因为来自激光脉冲的靠后部分的EUV生成下行至非常低水平，并且因此长的激光脉冲并不比短脉冲产生显著更多的EUV能量，或者至少不太多。总剂量的控制可以仍然受使用脉冲调制的其他方法的影响。本领域技术人员将理解，可以通过例如测量脉冲之间的激光功率、通过寻找并未与系统中其他不稳定性相关联的所产生的EUV能量的减小、或通过目标材料的变形而检测均匀量的能量的提取。
剂量目标被选择以在被处理的物体上实现所期望的效果，并且要实现剂量目标所针对的脉冲数目被选择。由此，确定将要由每个激光脉冲产生的所期望的平均EUV能量，以便于到达所选择的剂量目标。由每个脉冲产生的EUV能量被测量，并且由已点燃的脉冲所产生的总EUV能量被确定。对于下一脉冲的所期望的EUV能量被确定，以便将所产生的总EUV能量保持在所期望的平均EUV能量乘以目前为止已被点燃的脉冲的数目处或接近该值。
随后调制同样具有较长宽度以允许来自源激光器的全部能量提取的下一脉冲，以对于下一微滴提供合适的脉冲能量，其将导致来自撞击微滴的脉冲的所期望的EUV能量。因为脉冲宽度无法被缩窄以调制脉冲能量，因此由下一脉冲产生的能量或者通过例如采用AOM调制其幅度而控制源脉冲的能量，或者通过采用RF致动器调节施加至每个放大器的射频(RF)功率的量而控制来自源激光器的脉冲的放大来调制。
在该实施例中，脉冲调制的变化可以使用相同的能量传感器和控制器，以用于测量所产生的EUV能量并且确定由在现有技术中使用的所有脉冲产生的总能量。然而，可以需要与现有技术那些不同的控制器命令以提供根据本发明的脉冲调制和放大。
图1图示了如现有技术中已知的典型LPP EUV系统100的一些部件的剖视图。源激光器101(诸如CO2激光器)产生穿过束输送系统103并穿过聚焦光学件104的激光束(或通常一系列脉冲)102。如上，MOPA源激光器通常包含放大器；放大来自源激光器101的脉冲的其他放大器(未示出)可以位于源激光器101和束输送系统103之间。聚焦光学件104可以例如由一个或多个透镜或反射镜构成，并且在等离子体腔室110内照射位置105处具有额定焦斑。在一些实施例中，可以存在多个源激光器101，具有全部会聚在聚焦光学件104上的束。
微滴发生器106产生合适目标材料的微滴107，当其由激光束102撞击时产生发出EUV光的等离子体。在一些实施例中，可以以每秒50,000的速率(50千赫兹或50kHz)产生微滴，并且点燃激光脉冲。
照射位置105优选地位于收集器108的焦斑处，其具有反射性内表面且将来自等离子体的EUV光聚焦在EUV焦点109、收集器108的第二焦斑处。例如，收集器108的形状包括椭球的部分。在其由扫描机光学件(未示出)处理后，EUV焦点109将通常在包含将要暴露至EUV光的晶片的容器的扫描机(未示出)内。
激光控制器111控制源激光器101的点燃。在基于包的剂量控制或脉冲调制的各个实施例中，激光控制器111基于来自传感器112的数据确定如何点燃源激光器101，传感器112测量由源激光器101的每个脉冲产生的EUV能量。
例如，在现有技术的基于包的剂量控制中，传感器112测量由每个脉冲产生的EUV能量，并且随后计算对于包中微滴所产生的累积EUV能量。如果在包中所有微滴已经穿过了照射位置105之后已经对于包的剂量目标被超过，那么激光控制器111使得源激光器101在与微滴存在相对应的一个时刻或多个时刻点燃，或者在除了照射位置105之外方向点燃，以便于漏掉包中的剩余微滴。在该情形中，激光控制器111可以经由通信链路(未示出)向束输送系统103和/或聚焦光学件104发送信号以便于这样做。
类似地，在脉冲调制的情形中，传感器112测量所产生的EUV能量，并且累积总EUV能量随后被计算。在传统的脉冲调制中，基于确定每个脉冲的平均EUV能量是大于或者小于所期望的平均EUV能量，控制器111可以使得激光源101点燃缩短的脉冲或减小幅度的脉冲，或者应用比系统能够的最大放大小的放大。
备选地，随着激光控制器111中逻辑或编程的改变，LPP EUV系统100还可以执行如本文中所述的EUV剂量控制。尽管在本实施例中并未如传统脉冲调制中缩短激光脉冲，如果所输送的总剂量满足或超过所期望的平均剂量，那么激光控制器111可以使得源激光器101点燃减小功率的下一个脉冲，或者以低于最大可能量的量放大下一脉冲。
通常通过测量当每个脉冲撞击微滴时所产生的EUV能量、并对结果积分以确定目前为止所产生总EUV能量，来实现对何时已经达到了目标剂量(即，将要施加至物体的所期望的总EUV能量剂量)的确定；当达到所期望剂量目标时，对被处理物体的曝光被停止。因此，达到所期望的剂量目标的一种方式是划分由一些脉冲数目所需的所期望的总EUV能量，并且随后产生该脉冲数目以形成每个脉冲的合适平均EUV能量以便于获得所期望的总值。
因为当激光脉冲撞击微滴时所释放EUV能量的量随着激光脉冲中功率而变化，因此由任何给定微滴所产生的EUV光能量也可以变化。例如，在其中激光源产生50瓦EUV功率的一些当前EUV系统中，由每个脉冲产生的额定EUV能量预期为在1.05和1.20毫焦(mJ)之间。在该能量下，在1000至5000范围内的脉冲数是共用的。
一种方法将是选择每个脉冲的额定EUV能量并随后尝试产生恒定地产生该EUV能量的脉冲直至达到总剂量目标。然而，产生EUV能量并非如此简单，部分是由于由每个激光脉冲所产生的能量可以甚至在最佳条件之下极大地改变的事实。如本领域技术人员所已知的，由撞击微滴的特定脉冲所产生的实际能量将由于如微滴尺寸变化、由激光脉冲撞击微滴的精确定时、以及由其他微滴导致EUV等离子体所引起的效果这种事物而从所预期的额定EUV能量变化。在一些系统中，这将通常导致每个脉冲从大约0.5至1.5mJ的实际EUV能量值，尽管大多数脉冲将产生落入1.05至1.20mJ额定范围内的EUV能量。
如本领域技术人员已知和以下进一步所讨论，运行典型的EUV系统以在小于额定每脉冲最大EUV能量下产生脉冲。该差异被称为“剂量裕度”，这是在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。例如，在其中额定最大值是每脉冲1.20mJ的以上示例中，如果目标EUV输出是每脉冲1.05mJ，剂量裕度是12.5％，因为1.05mJ是1.20mJ的87.5％。
如上，在脉冲控制模式中，在微滴处点燃激光脉冲，且测量由脉冲所产生的得到的EUV能量并积分直至满足或超过剂量目标，在该时刻使得后续脉冲漏掉微滴，因此不产生另外的EUV能量。然而，还如上所述，这可以导致期间并未产生EUV能量的大间隙，这接着影响等离子体的均匀性和稳定性，进一步引起所产生EUV能量的均匀性的不期望的变化。
如上所述，传统的脉冲调制尝试通过使用致动器(诸如电光调制器(EOM)、声光调制器(AOM)、和/或RF致动器)以控制激光脉冲中能量的量以及因此当激光脉冲撞击微滴时将产生的EUV能量的量而调节脉冲持续时间和/或幅度从而在每个微滴处点燃。在系统(诸如图1中所示的系统100)中，(多个)EOM和AOM致动器通常位于源激光器101中，而RF致动器通常位于(多个)放大器所位于的位置，即，或者在MOPA源激光器中或者在源激光器101和束输送系统103之间，但是在一些实施例中可以能够将它们定位在系统中其他处。
在传统的脉冲调制实施例中，由EOM或AOM施加至脉冲的典型宽度从大约40纳秒(ns)至100纳秒；采用该脉冲宽度范围，典型的EUV系统可以能够产生额定地产生每脉冲1.05mJ至1.20mJ的EUV能量的脉冲。在本实施例中，采用产生50瓦功率的源激光器，脉冲宽度通常在100至200ns范围内；由缺乏其他调制时由脉冲所产生的额定能量将因此为大约1.20mJ。本领域技术人员将理解，如果源激光器产生更多功率，那么每个脉冲的能量也将增大。一些系统可以产生具有短至10ns典型宽度的激光脉冲；在该系统中，如本文中所述的具有延长宽度的脉冲可以短至30ns。
图2是示出了根据本发明实施例所操作的EUV LPP系统的一些值的关系的图示。(除了时间之外的单位是任意的，并且不是特定值。)
图2中曲线202示出了在一些系统中激光脉冲的瞬时功率如何随着时间变化。当源激光器的增益介质释放其能量时，脉冲功率初始快速地增大，随后当持续时间接近20ns时达到峰值，并且此后逐渐减小。如上，现有技术系统通常产生在45至100ns范围内的激光脉冲。本领域技术人员应该理解，脉冲中所包含的总功率的大部分已经由100ns出现，但是同样这可以不是足够的时间以从源激光器提取足够能量以防止自发激光。
图2的曲线204示出了由曲线202的激光脉冲所产生的瞬时EUV功率。如图2中明显可见，EUV功率恰好在脉冲功率峰值之后(由于脉冲撞击微滴的延迟)达到峰值，并随后类似地逐渐减小。然而，EUV功率在大约90ns跌落至几乎为零，即使激光脉冲中仍然存在一些功率。为此原因，能够使用长激光脉冲，因为激光脉冲的极端宽度不使所产生的EUV功率增大。
图2的曲线206示出了如在本发明实施例中操作的系统的瞬时EUV转换效率(CE)。EUV CE被定义为在中间焦点处EUV能量与激光脉冲能量的比率(工业标准定义使用在2％带宽下2Pi球面度中发出的EUV能量)。CE通常表达为百分比，但是同样在图2的图中所有值以任意单位；实际上，CE通常大约是4％。如从曲线204的瞬时EUV功率所预期，瞬时转换效率保持在当生成相当大的EUV能量时的水平，并且当瞬时EUV功率跌落至接近零时在大约90ns时下跌落至接近零。
图2的曲线208示出了集成CE，集成CE在瞬时EUV能量快速增大时增大大约20ns，在瞬时CE相当大的时间段期间近似保持水平，然后在瞬时CE接近零之后随时间缓慢地降低。
图3是根据一个实施例的用于在LPP EUV系统中剂量控制的使用脉冲调制的方法的流程图。
在步骤302处，数个数值通过在用于方法的控制器(例如图1的激光控制器111)中接收和/或设置而被选择。控制器将通常包含例如能够运行软件的逻辑或处理器以及用于存储如本文中所述各个数值的存储器。存储器还可以存储用于处理器的程序指令。
首先，确定预期用以从源激光器增益介质提取适当均匀量的能量的脉冲宽度；在一些实施例中这将是足以防止自发激光的能量的量。如上，该脉冲宽度可以通常在100至200ns的范围内。脉冲宽度通常通过EOM的使用而被控制；在该情形中，控制器可以向致动器提供指令以使得EOM提供所期望的宽度的脉冲。
附加地，剂量目标针对待输送至被处理的物体的EUV能量的所期望量以及待输送的剂量目标所针对的脉冲的数目而被选择。剂量目标应该以将对被处理的物体具有所期望效应的量而被选择；例如，剂量目标可以以将导致恰当地曝光被施加至半导体晶片的光致抗蚀剂层的量而被选择。
脉冲的数目可以被选择以便针对该脉冲数目来实现剂量目标所需的每个脉冲所产生的平均EUV能量为在系统的每个脉冲的额定最大能量之下的量。这允许获得剂量目标所需的每脉冲平均能量，以提供充足的剂量裕度。如上，期望每脉冲平均能量不太低以使得大量已漏掉微滴是必需的。
剂量目标和脉冲数目可以由系统的操作员选择或输入，或者可以备选地存储在包含了用于所期望的操作的合适的预定值的存储器中并由控制器检索。
另外两个值被使用以追踪方法的进展。一个值是已经被输送至被处理的物体的EUV能量，并且本文中称作“已输送剂量”。另一值是对于已输送剂量有贡献的激光脉冲的数目，并且本文中称作脉冲数。已输送剂量和脉冲数两者初始地设置为零。
在步骤304处，控制器或其他逻辑器件(诸如图1中激光控制器111)使得激光器(诸如图1中源激光器101)在下一微滴上点燃激光脉冲。
在步骤306处，例如由图1中的传感器112，测量由微滴产生的EUV能量。如果微滴被撞击，则将存在EUV能量的一些正值。如果微滴被漏掉，则所产生的能量值将为零。
在步骤308处，控制器将在步骤306处所测量的由微滴所产生的EUV能量添加至已输送剂量，并且将脉冲数的值增加1。
在步骤310处，控制器比较已输送剂量与剂量目标值。如果已经达到了剂量目标，则当前过程结束，并且如果合适，可以对相同物体或不同物体开始新的过程。
如果尚未达到剂量目标，在步骤312处，控制器比较已输送剂量与脉冲数乘以每脉冲平均EUV能量。因此，控制器确定目前为止所产生的总EUV能量是大于或者小于已输送脉冲数乘以额定每脉冲平均能量。
在步骤314处，控制器确定应该由下一脉冲产生的所期望的EUV能量。这是通过计算将导致所预期额定量的EUV能量的脉冲能量而进行，这将导致已输送剂量的下一值等于脉冲数的下一值乘以额定每脉冲平均能量。
在步骤316处，控制器使得致动器调制下一激光脉冲以产生所期望的EUV能量，并且过程返回至在下一微滴处点燃已调制脉冲的步骤304。如上，该调制通常或者由调制激光脉冲的幅度的AOM、或者由向(多个)放大器提供RF能量以在其撞击微滴之前改变激光脉冲的放大的RF致动器而执行。在一些实施例中，控制器将确定将使用这两个方法的哪个或两者以调制激光脉冲并命令适当的致动器以使得这种调制发生。
可以看到，以该方式，方法允许提取适当均匀量的激光源能量，而同时仍然允许激光脉冲能量的调制并且因此从每个激光脉冲输出EUV功率。方法还保持追踪已经从脉冲输送至物体的总EUV能量，并且调节下一脉冲以按照尽可能均匀的进度保持已输送的EUV能量。在每个脉冲之后，比较已输送的总EUV能量与由目前为止已输送脉冲的比例应该已经输送了的剂量目标的比例。
本领域技术人员将理解，图1中所示的能够执行脉冲控制模式剂量控制或脉冲调制的系统还可以用于执行本文中所述的方法，根据需要进行修改以执行本文中所述的操作。传感器112仍然测量来自每个脉冲的EUV能量的量，并且激光控制器111可以被编程或逻辑修改，以执行上述步骤。
对于本领域技术人员明显的是，本文中所述的方法和设备导致在现有技术之上显著的优点。不同于现有技术的EUV脉冲调制剂量控制，在所述方法和装置的各个实施方式中，激光源(诸如激光源101)能够点燃以便提供从增益介质提取适当均匀量的能量，而同时仍然允许产生所期望量的EUV能量。在一些实施例中，所提取的均匀量的能量可以被选择以便防止由于不完全功率提取引起的自发激光，并且减小可能损伤光学部件的不需要的反射。
以上已经参照数个实施例解释了所公开的方法和装置。考虑到本公开，其他实施例对于本领域技术人员将是明显的。可以使用除了以上实施例中所述那些之外的配置、或结合除了上述那些之外的元件而容易地实施所述方法和装置的某些方面。
例如，本领域技术人员将理解，将期望从CO2激光器提取与从YAG激光器不同的每个脉冲的不同量能量；而当利用每个脉冲可以从CO2激光器提取少至5％的能量时，利用每个脉冲可以从YAG激光器提取多达50％的能量。类似地，微滴尺寸将在不同应用中变化，并且将期望根据微滴尺寸改变激光脉冲的长度。然而，如上所述，在所述实施例中，通常脉冲宽度将长于传统脉冲调制以便于提供从增益介质提取均匀量的能量。
可以使用与本文中所公开那些不同的算法和/或逻辑电路。对于本领域技术人员明显的是，可以以不同顺序或同时地执行所述方法中的某些步骤；例如，步骤316可以与步骤304实质上同时地执行，或者步骤310可以位于过程中其他位置。
尽管已经提供了各种配置、部件和参数的某些示例，但是本领域技术人员还将能够确定对于特定LPP EUV系统合适的其他可能性。可以使用不同类型的源激光器、传感器、聚焦透镜和其他光学件、或其他部件、或者微滴和脉冲的不同频率。
还应该理解，可以以很多方式实施所述方法和装置，包括作为过程、装置或系统。本文中所述的方法可以部分地由用于指示处理器执行这种方法的程序指令、以及记录在非暂态计算机可读存储介质上的该指令而实施，非暂态计算机可读存储介质诸如硬盘驱动、软盘、光碟(诸如小型碟(CD)或数字通用碟(DVD))、闪速存储器等。在一些实施例中，程序指令可以被远程存储并且经由光学或电子通信链路而在网络上被发送。应该注意，本文中所述方法的步骤的顺序可以被改变，并且仍然在本公开的范围内。
对于实施例的这些和其他变型旨在由本公开所包括，其仅由所附权利要求限定。

Claims (21)

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。
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激光脉冲的脉冲能量，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EUV LPP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，LPP EUV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；
使得所述光源点燃撞击微滴的激光脉冲；
使得第一致动器将所述激光脉冲的宽度调制为所必需的宽度；
将测得的由每个激光脉冲产生的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；
确定在所述EUV剂量的所述累计总量与所期望的每个脉冲的平均EUV能量乘以已经被点燃的脉冲的数目之间的任何差值，并且根据所确定的差值，确定对于下一激光脉冲的所期望的宽度；
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
使得所述光源点燃所述下一激光脉冲以撞击后续微滴。
12.根据权利要求11所述的系统，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。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述致动器被使得调制所述下一激光脉冲的脉冲能量，而不调制脉冲宽度。
14.根据权利要求11所述的系统，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。
15.根据权利要求11所述的系统，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。
16.根据权利要求11所述的系统，其中所述致动器包括电光调制器。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述致动器包括电光调制器。
18.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制器进一步被配置为：使得所述致动器通过调制所述下一激光脉冲的幅度而调制所述下一激光脉冲的脉冲能量。
19.根据权利要求11所述的系统，进一步包括用于放大所述激光脉冲的一个或多个放大器，并且其中所述控制器进一步被配置为：使得所述致动器通过由所述一个或多个放大器调制所述激光脉冲的放大而调制脉冲能量。
20.根据权利要求19所述的系统，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。
21.一种非暂态计算机可读存储介质，具有在其上体现的指令，所述指令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而产生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、以及要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必需的宽度；
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。
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