CN110462522B - 光刻系统、euv辐射源、光刻扫描设备和控制系统 - Google Patents

光刻系统、euv辐射源、光刻扫描设备和控制系统 Download PDF

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Abstract

光刻系统(100)包括用于产生EUV辐射的EUV辐射源；以及光刻扫描设备，其使用EUV辐射来照射图案以将图案成像到衬底上；和控制系统(280)。EUV辐射源包括用于提供表示EUV辐射的空间强度分布的感测信号(272)的感测系统(270)。控制系统用于基于感测信号确定表示EUV辐射的远场强度分布的量，并基于所确定的表示远场强度分布的量确定用于控制所述照射和所述产生中的至少一者的控制信号(282)。

Description

光刻系统、EUV辐射源、光刻扫描设备和控制系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月20日提交的欧洲中请17161855.6的优先权，该欧洲中请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及光刻系统、EUV辐射源、光刻扫描设备和控制系统。本发明特别适用于控制用于极紫外(EUV)辐射的辐射源设备。
背景技术
光刻扫描设备是一种将所需图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻扫描设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成于IC的单个层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或更多个管芯)上。通常，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转移。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。
光刻术被广泛认为是制造IC和其它器件和/或结构的关键步骤之一。然而，随着使用光刻术制造的特征的尺寸变得越来越小，光刻术成为使得能够制造微型IC或其它器件和/或结构的更关键因素。
图案印制极限的理论估计可以通过分辨率的瑞利准则给出，如等式(1)所示：
Figure BDA0002207559170000011
其中λ是所用辐射的波长，NA是用于印制图案的投影系统的数值孔径，k1是与过程有关的调整因子，也称为瑞利常数，CD是印制的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。从等式(1)得出，特征的最小可印制尺寸的减小可以以三种方式获得：通过缩短曝光波长λ，通过增加数值孔径NA，或通过减小k1的值。
为了缩短曝光波长并因此减小最小可印制尺寸，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射是波长在5-20nm范围内的电磁辐射，例如在13-14nm范围内。进一步建议，可以使用波长小于10nm的EUV辐射，例如在5-10nm的范围内，例如6.7nm或6.8nm。可能的源包括激光产生等离子体(LPP)源，尽管其它类型的源也是可能的。
用于EUV光刻术的LPP源的发展的当前进展的示例在Benjamin Szu-Min Lin、David Brandt、Nigel Farrar的“High power LPP EUV source system developmentstatus”一文中描述，SPIE Proceedings Vol.7520，Lithography Asia 2009，2009年12月(SPIE数字图书馆参考DOI：10.1117/12.839488)。在光刻扫描设备中，源设备通常将被包含在其自己的真空壳体内，同时提供小的出射孔以将EUV辐射束耦合到将要使用辐射的光学系统中。
为了能够用在用于光刻术的高分辨率图案化中，EUV辐射束被调节以获得在掩模版水平(高度)处的期望的强度均匀性和/或期望的强度角分布。照射系统的示例描述于美国专利中请公开号US 2005/0274897(卡尔蔡司/ASML)和US 2011/0063598A(卡尔蔡司)，两者均通过引用并入本文。示例系统包括“蝇眼”照射器，其将EUV源的高度不均匀的强度分布转换成更均匀和可控的源。
为了良好的成像性能，还应确保经调节的EUV辐射束的强度均匀，特别是在非扫描方向上(如下面进一步说明的)。已知的照射系统包括用于均匀性校正、去除未被蝇眼照射器消除的残余不均匀性的各种技术。然而，已知技术不一定能够校正EUV辐射束中的所有变化。例如，燃料液滴的位置相对于激光脉冲的定时和位置的波动可能导致辐射束中的不对称性，所述不对称性不会被蝇眼照射器消除，但是所述波动太快而不能被另一个迄今已知的其它均匀性校正机构方便地校正。
发明内容
本发明的实施例的各方面旨在提供用于控制通过孔的经调节的辐射束的强度和/或均匀性的技术。本发明的实施例特别旨在比已知技术更快速和更直接地检测和校正照射中的不对称性。
本发明涉及一种光刻系统，包括：EUV辐射源，所述EUV辐射源被配置用于产生EUV辐射；光刻扫描设备，所述光刻扫描设备被配置为接收所述EUV辐射并使用所述EUV辐射来照射图案以将所述图案成像到衬底上；和控制系统。所述EUV辐射源包括感测系统，所述感测系统被配置为提供表示所述EUV辐射的空间强度分布的感测信号。所述控制系统用于基于所述感测信号确定表示所述EUV辐射的远场强度分布的量，并基于所确定的量确定用于控制所述照射和所述产生中的至少一者的控制信号。
本发明还涉及被配置为用于上述光刻系统中的EUV辐射源，其中EUV辐射源包括控制系统，并且其中控制系统被配置为将所述控制信号输出到被配置为与所述光刻扫描设备交互的接口。
本发明还涉及配置为用于上述光刻系统中的控制系统，该控制系统具有配置为用于接收感测信号的第一接口和用于提供控制信号的第二接口。
本发明还涉及一种光刻扫描设备，所述光刻扫描设备被配置为用于上述光刻系统中并包括控制系统。
本领域技术人员将从以下实施例的描述中理解本发明的这些方面及其各种可选特征和实施方式。
为了完整起见，通过引用并入本文的美国专利8,633,881公开了一种反馈控制机构。其中，表示光刻扫描设备的掩模版水平处接收的EUV辐射的均匀性的信号被反馈到EUV辐射源，以控制所产生的EUV辐射。本发明尤其涉及一种前馈机构，其中来自EUV辐射源的传感器信号彼发送到光刻扫描设备的照射器。
附图说明
现在将参考所附示意性附图、仅以示例的方式来描述本发明的实施例，在附图中对应的附图标记指示对应部件，且在所述附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的光刻系统；
图2是图1的设备的更详细视图，并示出了用于EUV辐射源的新颖的监视和控制系统；
图3示意性地描绘了可以应用于根据本发明的EUV辐射源中且可以应用于根据本发明的光刻系统中的产生EUV辐射的过程；
图4示意性地描绘了产生EUV辐射的过程，其中燃料目标和预脉冲激光器未对准；
图5(a)-(d)示意性地描绘了可以应用在本发明的实施例中的EUV辐射源的横截面视图；
图6示意性地描绘了可以应用于根据本发明的光刻扫描设备中的照射狭缝。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明实施例的光刻系统100，该光刻系统包括光刻扫描设备和EUV辐射源，EUV辐射源被配置为用于产生EUV辐射，例如，EUV辐射束。在所示的实施例中，EUV辐射源包括源收集器模块SO。在所示的实施例中，光刻扫描设备包括：照射系统(照射器)IL，所述照射系统配置成调节辐射束B(例如EUV辐射)；支撑结构(例如，掩模台)MT，所述支撑结构构造成用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与配置成用于精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM(例如，掩模)相连；衬底台(例如，晶片台)WT，所述衬底台构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，且连接至配置成精确地定位衬底的第二定位装置PW；以及投影系统(例如反射式投影系统)PS，所述配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。
照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻扫描设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构可以采用机械的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于(例如相对于投影系统的)所需的位置上。
术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。被赋予辐射束的图案可以与在目标部分中形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
与照射系统类似，投影系统可以包括多种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件、或其它类型的光学部件，或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用真空之类的其它因素所适合的光学部件。可以期望将真空用于EUV辐射，因为其它气体可能会吸收太多的辐射。因此借助真空壁和真空泵可以向整个束路径提供真空环境。
如此处所示，所述设备是反射型的(例如采用反射式掩模)。
光刻扫描设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
参照图1，照射器IL接收来自EUV辐射源的源收集器模块SO的极紫外辐射束。用于产生EUV光的方法包括但不必限于将材料转换为等离子体状态，该材料具有至少一种元素(例如氙、锂或锡)，其中在EUV范围内具有一个或更多个发射线。在一种这样的方法中，通常称为激光产生等离子体(“LPP”)，所需的等离子体可以通过以激光束照射燃料来产生，燃料例如可以是具有所需线发射化学元素的材料的液滴、流或簇团。源收集器模块SO可以是包括用于提供激发燃料的激光束的激光器(图1中末示出)的EUV辐射系统的一部分。所形成的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其通过使用设置在源收集器模块内的辐射收集器收集。激光器和EUV辐射源可以是分立的实体(例如当使用CO2激光器提供用于燃料激发的激光束时)。
通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统的帮助，将所述激光束从激光器传到源收集器模块。源可以是源收集器模块的组成部分，例如，当源是通常被称为DPP源的放电产生的等离子体EUV发生器时。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如琢面场反射镜装置和琢面光瞳反射镜装置。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经被图案形成装置(例如，掩模)MA反射后，所述辐射束B穿过投影系统PS，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器PS2(例如，干涉仪装置、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器PS1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。
示出的设备可以用于下列模式中的至少一种：
1.在步进模式中，在将支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。
2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。要说明的实施例涉及扫描，如刚刚提到的模式2和3中那样。
尽管在本文中可以具体参考光刻扫描设备在IC制造中的使用，但是应该理解，本文描述的光刻扫描设备可以具有其它应用，例如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和探测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种可替代应用的上下文中，在本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以分别被认为与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里提到的衬底可以在曝光之前或之后在例如涂覆显影装置或轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并使曝光的抗蚀剂显影的工具)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在适用的情况下，本文的公开内容可以被应用于这种和其它衬底处理工具。此外，衬底可以被处理一次以上，例如以便产生多层IC，使得这里使用的术语衬底也可以指已经包含多个处理过的层的衬底。
图2更详细地示出了系统100，所述系统包括：EUV辐射源，所述EUV辐射源包括源收集器模块SO；包括照射系统IL的光刻扫描设备；以及投影系统PS。EUV辐射源的源收集器模块SO被构造和布置成使得真空环境可以被保持在源收集器模块SO的封闭结构220中。系统IL和PS同样被包含在它们自己的真空环境中。发射EUV辐射的等离子体210可以由激光产生LPP等离子体源形成。源收集器模块SO的功能是传递来自等离子体210的EUV辐射束20，使得其聚焦于虚拟源点。虚拟源点通常被称为中间焦点(IF)，并且源收集器模块被布置成使得中间焦点IF位于封闭结构220中的孔221处或附近。虚拟源点IF是发射辐射的等离子体210的图像。
辐射从中间焦点IF处的孔221穿过照射系统IL，在该示例中，照射系统IL包括琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24。这些装置形成所谓的“蝇眼”照射器，其被布置成提供辐射束21在图案形成装置MA处的期望角度分布，以及在图案形成装置MA处的期望的辐射强度均匀性。辐射束21在由支撑结构(掩模台)MT保持的图案形成装置MA处被反射，形成图案化束26，并且图案化束26被投影系统PS经由反射元件28、30成像到由晶片平台或衬底台WT保持的衬底W上。
系统IL和PS中的每个被布置在其自己的真空或近真空环境中，由与封闭结构220类似的封闭结构限定。在照射系统IL和投影系统PS中通常可以存在比所示更多的元件。此外，可能存在比图中所示的反射镜更多的反射镜。例如，除了图2中所示的那些之外，在照射系统IL和/或投影系统PS中可以存在一到六个附加的反射元件。例如，上面提到的美国专利申请公开出版物示出了照射系统中的三个附加元件。
更详细地考虑源收集器模块SO，包括激光器223的激光能量源被布置成将激光能量224沉积到燃料中，例如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)，从而产生高度电离的等离子体210，电子温度为几十eV。可以用其它燃料材料产生更高能量的EUV辐射，例如，铽(Tb)或钆(Gd)。在这些离子的去激发和再结合期间产生的高能辐射从等离子体发射、由近法向入射收集器CO收集并聚焦在孔221上。等离子体210和孔221分别位于收集器CO的第一和第二焦点处。
为了输送燃料，例如液态锡，液滴发生器226布置在外壳220内，布置成朝向等离子体210的期望位置发射液滴的高频流228。在操作中，与液滴发生器226的操作同步地传递激光能量224，以传递辐射脉冲，从而将每个燃料液滴转变为等离子体210。液滴的输送频率可以是几千赫兹，例如50kHz。在实践中，激光能量224以至少两个脉冲传递：具有有限能量的预脉冲在液滴到达等离子体位置之前被传递到液滴，以便将燃料材料蒸发成小云，然后激光能量224的主脉冲在期望位置被传递到云，以产生等离子体210。捕获器230设置在封闭结构220的相对侧上，以捕获由于某种原因未变成等离子体的燃料。
源收集器模块和光刻扫描设备中的许多附加部件存在于典型的设备中，尽管这里未示出。这些附加部件包括用于减少或减轻封闭的真空中的污染影响的布置，例如以防止燃料材料的沉积物损坏或损害收集器CO和其它光学元件的性能。而且，一个或更多个光谱纯度滤光器将被包括在源收集器模块SO和/或照射系统IL中。这些滤光器被配置为尽可能多地消除不想要的波长的辐射，这些不想要的波长的辐射与想要的波长的EUV辐射一起由激光和/或等离子体210产生。光谱纯度滤光器可以位于虚拟源点附近、收集器处或收集器和虚拟源点之间的任何点处。滤光器可以被放置在辐射路径中的其它位置，例如虚拟源点IF的下游。可以设置多个滤光器。技术人员熟悉对于这些措施的需要以及可以实施它们的方式，并且出于本公开的目的，不需要进一步的细节。
更详细地参考图2的激光器223，本实施例中呈现的激光器是MOPA(主振荡器功率放大器)类型的激光器。这种类型包括“主”激光器或“种子”激光器，在图中标识为MO，随后是一个或更多个功率放大器(PA)。提供束传递系统240以将激光能量224传递到模块SO中。实际上，激光能量的预脉冲分量可以通过单独的激光器传递，图中未单独示出。激光器223、燃料源(即液滴发生器)226和其它部件可以由源控制模块242控制。
根据本发明的光刻系统还包括感测系统270，所述感测系统270作为EUV辐射源的一部分。根据本发明，感测系统270被配置为向控制系统280提供表示EUV辐射的空间强度分布的感测信号272。根据本发明，感测信号272表示空间强度分布，并且可以涉及例如由EUV辐射源产生的EUV辐射束的方向。
如图2所示，感测信号272可以被提供给控制系统280的输入280.1。根据本发明，光刻系统100的控制系统280被配置为基于所接收的感测信号272为系统100的EUV辐射源和光刻扫描设备中的至少一者提供控制信号282。这样的控制信号282可以是例如通过控制系统280的输出280.2而被输出。
如本领域普通技术人员将知道的，参考轴线X、Y和Z可以被定义为用于测量和描述系统、系统的各种部件以及辐射束20、21、26的几何形状和行为。在系统的每个部分，可以定义X、Y和Z轴的局部参考系。Z轴在系统中的给定点处与光轴O的方向大致一致，并且大致垂直于图案形成装置(掩模版)MA的平面并且垂直于衬底W的平面。在源收集器模块中，X轴与燃料流的方向(228，如下所述)大致一致，而Y轴与X轴正交，指向页面外，如图2所示。另一方面，在保持掩模版MA的支撑结构MT附近，X轴大致横向于与Y轴对齐的扫描方向。为方便起见，在图2的示意图的这个区域中，X轴指向页面外，再次如标记所示。这些指定在本领域中是常规的，并且为了方便起见将在本文中采用。原则上，可以选择任何参考系来描述设备及其行为。
稍微更详细地参考照射系统，琢面场反射镜装置22包括各个琢面的阵列，使得EUV辐射束20被分成多个次级束(子束)，其中一个次级束在图中被标识为260。每个子束被导向琢面光瞳反射镜装置24上的单个琢面。光瞳反射镜装置24的琢面被布置成将它们各自的子束引导到目标上，该目标是图案形成装置MA的狭缝形区域。如果从源收集器模块到达的照射在其角度分布上高度不均匀，则变成向子束260的分割和变成单个束21的组合被设计成在狭缝区域上产生高度均匀的照射。众所周知，装置22和/或24的琢面可以是可操纵的和/或可屏蔽的或以其它方式可控制的，以便实现不同的照射模式。
经调节的EUV辐射束21通过调节和掩蔽模块262被传递到图案形成装置MA。该模块包括掩模单元，也称为掩模版掩模(REMA)，其可具有在X和Y方向上限定照射狭缝的范围的可移动叶片。通常，应用于EUV型光刻扫描设备中的照射狭缝可以是弯曲的。
在REMA前面也可以是照射均匀性校正模块(UNICOM)。
为了在衬底W上暴露目标部分C，产生辐射脉冲，同时衬底台WT和掩模台MT执行同步运动266、268以通过照射狭缝来扫描图案形成装置MA上的图案。
在美国专利申请公开号2005/0274897A1和2011/0063598A中描述了包括REMA和UNICOM功能的照射系统的示例，这两个专利申请均通过引用并入本文。
在源控制器242中应用了许多措施。这些措施包括监视以确保虚拟源点IF与形成源收集器模块SO的出射口的孔221对准。在基于LPP源的系统中，通常通过控制等离子体210的位置而不是通过移动收集器光学元件CO来实现对准的控制。在设置过程期间精确地对准收集器光学元件、出射孔221和照射器IL，使得孔221位于收集器光学元件CO的第二焦点处。然而，由EUV辐射在源SO的出射门处形成的虚拟源点IF的确切位置取决于等离子体210相对于收集器光学元件CO的第一焦点的确切位置。为了足够精确地固定该位置以保持足够的对准，通常需要主动监视和控制。
为此目的，在该示例中，源控制模块(控制器)242通过控制燃料的注入和/或例如激励来自激光的脉冲的定时来控制等离子体210(EUV辐射的源)的位置。在典型的示例中，激光辐射224的激励脉冲以50kHz(20μs周期)的速率传递，并且以从20ms到20秒的任何持续时间进行发光。每个主激光脉冲的持续时间可以是大约1μs，而产生的EUV辐射脉冲可以持续大约2μs。通过适当的控制，保持EUV辐射束被收集器CO准确地聚焦在孔221上。如果不能实现这一点，则全部或部分束将撞击封闭结构的周围材料。
源控制模块242被提供有来自一个或更多个传感器阵列(未示出)的监测数据，这些传感器阵列提供关于等离子体位置的信息的第一反馈路径。传感器可以是各种类型的传感器，例如，如上面提到的美国专利申请公开出版物No.2005/0274897A1中所描述的。传感器可以位于沿辐射束路径的多于一个位置处。它们可以例如位于场反射镜装置22的周围和/或后面。刚刚描述的传感器信号可用于控制照射器IL和投影系统PS的光学系统。它们还可以通过反馈路径被用于辅助源收集器模块SO的控制模块242以调整EUV等离子体源210的强度和位置。例如，可以处理传感器信号以确定观察到的虚拟源IF的位置，并且这被外推以间接地确定EUV等离子体源的位置。如果传感器信号显示虚拟源位置漂移，则由控制模块242施加校正以使束重新居中于孔221中。
通常可以在源收集器模块SO本身中提供额外的传感器和反馈路径，而不是完全依赖来自照射器传感器的信号，以提供对辐射源的更快速、直接和/或独立的控制。这种传感器可以包括一个或更多个摄像机，例如，监视等离子体的位置的摄像机。以这种方式，束20的位置被保持在孔221中，并且避免了对设备的损坏，并且保持了辐射的有效利用。
为了确保为衬底W被提供适当剂量的辐射，除了在整个照射狭缝上具有所需的均匀性之外，重要的是确保整个照射狭缝的照射具有所需的总强度。为了实现这一点，根据本发明，EUV源还包括优选地包括多个传感器270.1、270.2的感测系统270，多个传感器270.1、270.2被布置在源外壳220中。根据本发明，所应用的多个传感器对EUV辐射敏感。这种传感器的示例是EUV光电二极管。
根据本发明，感测系统270的传感器270.1、270.2以这样的方式布置：基于传感器的测量信号，可以确定所产生的EUV辐射束的方向。
发明人已经观察到，由EUV源产生的EUV辐射束的方向可以偏离期望的方向，即，偏离沿如图2所示的光轴O的方向。特别地，已经观察到这种偏差或倾斜可能是由激光脉冲(预脉冲或主脉冲)与燃料目标的未对准引起的。图3示意性地示出了在激光脉冲和燃料目标的精确对准的情况下产生发射EUV的等离子体和产生的EUV辐射束20的过程。在图3中，定义了应用在EUV源中的X、Y和Z轴，其中Z轴对应于EUV收集器模块SO的光轴O。按照惯例，X轴与燃料液滴流228对齐，液滴沿正X方向行进，如图所示。Y轴垂直于X轴和Z轴。X轴、Y轴和Z轴相交的原点位于收集器CO的焦点FP处。众所周知，该原点是等离子体210的理想位置。如图3中示意性所示，为了在期望的位置产生等离子体210，如下文那样发射激光脉冲。燃料液滴流228沿X轴从负X方向到达原点。液滴302位于其将被激光辐射224的预脉冲304照射的位置。该预脉冲304的能量足以蒸发包含在液滴中的燃料，从而其形成继续朝向原点FP行进的燃料材料云310。在图3中，燃料材料云310的中心完美地到达原点FP，在那里它受到主激光辐射脉冲308的照射并形成发射EUV辐射束20的等离子体210。在图3中，线20可以是例如表示将在琢面场反射镜装置22处结束的辐射束的轮廓。附图标记320表示EUV辐射束20的与收集器CO相距一定距离的横截面。该位置可以位于虚拟源点IF之前或之后的平面中，并且为了清楚起见，这里假设它位于照射模块中(IF后面)，例如在琢面场反射镜装置22的平面中。根据光学系统的几何形状，并根据横截面320所在的平面的位置，可以对束进行反转、放大等。关于横截面320，曲线322表示横跨束20的EUV辐射的强度分布。
图4示意性地示出了在预脉冲激光束与燃料目标未对准的情况下EUV辐射束的产生。在图4中，对应的附图标记表示如图3中所示的对应的特征。与图3中描绘的EUV产生过程相比，假设图4中的预脉冲激光束304与目标液滴302未对准，导致燃料材料云310稍微倾斜。在所示的布置中，可以认为燃料材料云310相对于垂直于图中的XZ平面的Y轴倾斜。当这种倾斜的燃料材料云随后被主激光辐射脉冲308击中时，它形成发射EUV辐射束20的等离子体210。由于燃料材料云310的倾斜，等离子体210可以在偏离期望方向的方向上发射EUV辐射束20，即偏离光轴O的方向(或者Z方向)。注意，虚线20’表示EUV辐射束在名义或期望情况下的位置，即图3中所示的情况。由于燃料材料云310的倾斜，所得到的EUV辐射束20也可以被认为是倾斜的，例如，相对于平行于Y轴并穿过中间焦点IF的轴线倾斜，如箭头330所示。还可以注意到，所产生的EUV辐射束20的强度分布，例如，横跨横截面320的强度分布，可以仍然是基本均匀的。然而，由于所产生的束20的偏离方向，由琢面场反射镜装置22接收的强度分布可能不再是均匀的或所预期的。
如图4所示，预脉冲304和目标液滴之间的不匹配可能导致所产生的EUV辐射束20的倾斜。结果，由EUV辐射源下游的各种光学部件接收的强度分布可能改变。在本发明的含义内，在EUV辐射源下游感知的强度分布，例如，通过照射器或图案形成装置或投影光学元件所感知的强度分布，可以被称为远场强度分布。如技术人员将清楚的，该远场强度分布将由于EUV辐射束20的倾斜而移位。结果，与名义情况相比，由例如场反射镜装置22接收的远场强度分布，可以具有不同的强度和/或分布。
根据本发明，采取措施来检测EUV辐射束20的实际方向偏离期望或名义方向。特别地，应用在EUV源中的感测系统270被配置为产生指示EUV辐射束20的倾斜的测量信号。
在这方面，可以指出，取决于预脉冲和目标液滴之间的不匹配的取向，燃料材料云310可以相对于X轴或Y轴或者它们的组合而倾斜。
图5(a)至5(d)示意性地描绘了EUV辐射源的源收集器模块SO的不同横截面视图，其可以应用于根据本发明的光刻系统中，指示感测系统270的可能布置。图5(a)示意性地示出了EUV辐射源模块SO的XZ视图，图5(b)示意性地示出了EUV辐射源模块SO的YZ视图，图5(c)示意性地示出了EUV辐射源模块SO的XY视图。在图5(a)至5(c)中，CO表示收集器，220表示辐射源模块SO的外壳，226表示液滴发生器，例如，产生锡液滴流228的液滴发生器，并且230表示捕获未转化为等离子体的任何燃料的捕获器。
在图5(a)中，示意性地示出了三个EUV辐射束20.1、20.2和20.3，束20.1具有相对于光轴(Z轴)的名义或预期方向，束20.2和20.3相对于Y轴倾斜。在图5(b)中，示意性地示出了三个EUV辐射束20.1、20.4和20.5，束20.1具有相对于光轴(Z轴)的名义或预期方向，束20.4和20.5相对于X轴倾斜。注意，束相对于X轴的倾斜导致束与垂直于Z轴的虚拟平面相交的位置在Y方向上的移位。类似地，束相对于Y轴的倾斜导致束与垂直于Z轴的虚拟平面相交的位置在X方向上的移位。
在如图5(a)-(c)所示的EUV辐射源SO的实施例中，感测系统包括四个EUV传感器270.1、270.2、270.3和270.4。在如图所示的实施例中，传感器270.1和270.2布置在YZ平面的相对的两侧。通过这样的布置，EUV辐射束相对于Y轴的倾斜，例如由如图5(a)所示的辐射束20.2、20.3示出的倾斜，可以被检测，因为，由于该倾斜，传感器270.1和270.2将观察到不同量的EUV辐射。此外，如图5(b)和5(c)所示，传感器270.3和270.4布置在XZ平面的相对的两侧。EUV辐射束相对于X轴的倾斜，例如由如图5(b)所示的辐射束20.4、20.5所示出的倾斜，可以以类似的方式被检测到。根据本发明，能够确定EUV辐射束的倾斜的两个传感器信号的组合被称为双传感器信号。在一个实施例中，两个传感器信号的这种组合可以例如是是两个传感器信号之间的差。特别地，布置在平面的相对的两侧上的两个传感器的测量值之间的差可以被认为指示EUV辐射束向所述平面外的倾斜。这样，传感器270.1和270.2的信号之间的差可以被称为bisensorX信号(双传感器X信号)，而传感器270.3和270.4的信号的组合可以被称为bisensorY信号。这样，在所描述的实施例中，感测系统可以被配置为输出表示相对于第一轴线的倾斜的第一感测信号和表示相对于第二轴线的倾斜的第二感测信号。在这样的实施例中，第一轴线，例如图3-5所示的Y轴，可以被选择使得相对于所述轴线的倾斜具有远场强度分布的沿扫描方向的相应移位，例如，由图2中的附图标记268表示的方向，而第二轴线，例如，如图3-5所示的X轴，可以被选择，使得相对于所述轴线的倾斜具有远场强度分布的沿非扫描方向的相应移位，例如，图2中的X轴所示的方向。根据本发明，应用于光刻系统的控制系统被配置成基于由感测系统产生的感测信号确定代表EUV辐射的远场强度分布的量。作为这种量的示例，可以涉及远场强度分布的位置或移位。从图3-5中可以明显看出，远场强度分布的位置或移位，即位置相对于名义或预期位置的偏差，也可以通过EUV辐射束的倾斜来表征。基于所确定的量，控制系统还被配置为基于表示远场强度分布的所确定的量来确定用于控制所述照射和所述产生中的至少一者的控制信号。在这方面，照射可以指由光刻扫描设备执行的照射过程，而产生可以指由EUV辐射源执行的产生EUV辐射或辐射束的过程。
还可以注意到，表示相对于特定轴线(例如，X轴或Y轴)的倾斜的信号在可用时也可以从两个以上的传感器信号中导出。
图5(d)示出了这样的实施例。图5(d)示意性地示出了EUV辐射源的源收集器模块SO的X-Y平面中的视图，该EUV辐射源包括具有四个EUV传感器270.1、270.2、270.3和270.4的感测系统270。与图5(c)所示的实施例相比，EUV传感器的位置不同；与图5(c)的布置相比，可以认为传感器的位置(在所示的示例中)相对于图5(c)的实施例逆时针旋转约45°。更一般地，四个EUV传感器270.1、270.2、270.3和270.4可以占据X-Y平面中的其它角度位置，并且不需要彼此以相等的角距离定位。结果，现在可以认为传感器对270.3、270.1和传感器对270.2、270.4布置在XZ平面的相对的两侧，而传感器对270.3、270.2和传感器对270.1、270.4布置在YZ平面的相对的两侧。因此，由传感器270.3、270.1和传感器270.2、270.4测量的强度之间的差可以指示EUV辐射束相对于Y轴的倾斜，而由传感器270.3、270.2和传感器270.1、270.4测量的强度之间的差可以指示EUV辐射束相对于Y轴的倾斜。例如，相对于Y轴的倾斜(Ytilt)和相对于X轴的倾斜(Xtilt)可被描述为：
Ytilt～S1+S3-S2-S4；
(2)
Xtilt～S2+S3-S1-S4。
其中：
S1＝传感器270.1的测量信号；
S2＝传感器270.2的测量信号；
S3＝传感器270.3的测量信号；
S4＝传感器270.4的测量信号；
在这样的实施例中，传感器信号S1-S4全部用于Xtilt和Ytilt二者的计算。
关于如图5(d)所示的布置，可以指出，也可以仅用三个传感器获得指示Xtilt和Ytilt的信号。假设传感器270.4被省略，相对于Y轴的倾斜(Ytilt)和相对于X轴的倾斜(Xtilt)可以被描述为：
Ytilt～S3-S2
(3)
Xtilt～S3-S1。
在这样的布置中，传感器270.3和270.2形成一对传感器以确定Ytilt，而传感器270.3和270.1形成一对传感器以确定Xtilt。
由于EUV辐射束的倾斜，已经观察到横跨照射狭缝的强度分布，即在扫描期间施加到图案形成装置MA的强度分布，可能偏离期望的分布。特别地，已经观察到EUV辐射束在X轴方向上的倾斜可能导致在非扫描方向的沿照射狭缝的不均匀性，即如图2所示的在图案形成装置MA附近的X方向，EUV辐射束在Y方向上的倾斜可能导致辐射束强度的评估中的误差。
关于后者，可以指出，在已知的设备中，应用能量传感器来确定施加到图案形成装置或掩模MA上的EUV辐射的强度。在图2所示的实施例中，附图标记264用于表示这种能量传感器。这样的能量传感器264可以是例如被结合在调节和掩蔽模块262中，并且可以沿照射狭缝或孔的边界布置在某处，调节后的EUV辐射束通过该狭缝或孔。照射狭缝或孔的形状可以通过如上所述的多个叶片(REMA)来实现。
图6示意性地示出了可以应用在根据本发明的光刻扫描设备中的照射狭缝600的轮廓。图6还示出了沿照射狭缝600的边界600布置的能量传感器610。传感器610可以例如被安装在照射狭缝600的前面，以便从已经由照射器IL调节的EUV辐射束捕获EUV辐射。如技术人员所理解的，由EUV辐射源产生的EUV辐射束(例如，如图2示意性所示的束20)的调节应该使得在整个照射狭缝600上照射应该尽可能均匀。然而，如将理解的那样，在狭缝外部，强度将在X方向和Y方向二者上逐渐减小。这样，在能量传感器610的位置处测量的强度通常将略低于狭缝中的实际强度。
为了确定由传感器610测量的强度与狭缝内的实际强度之间的相关性，需要知道照射狭缝中的实际强度。测量该强度可能是麻烦的。
然而，确定由位于照射狭缝的边界处的传感器610和位于衬底台上的能量传感器(即，接收已经通过投影系统PS的经调节的EUV辐射束的能量传感器)执行的强度测量之间的相关性可能更可行。这种相关性可以例如通过校准测试确定。如果可以确定由在照射狭缝的边界处提供的传感器610测量的强度与由衬底台上提供的传感器测量的强度之间的一一对应关系，这将提供有用的数据来控制光刻系统，以便在衬底上施加适当剂量的EUV照射。
发明人已经观察到这种一一对应的关系不是恒定的；特别地，已经观察到，在衬底水平处测量的强度与由布置在照射狭缝附近的传感器测量的强度的比例根据EUV辐射束的方向而变化，或者更具体地，根据由布置在照射狭缝附近的传感器610感知的远场强度分布的位置而变化。
在这方面，应该指出，如果EUV辐射束沿光轴O传播，可以假设在照射狭缝的边界处或附近的传感器测量的强度与照射狭缝中的实际强度之间存在固定的相关性或关系。然而，如本领域技术人员将理解的，在EUV辐射束稍微倾斜的情况下，测量的强度与横穿狭缝的强度之间的相关性可以不同或可以变化。结果，测量的强度与衬底台水平处的强度之间的相关性也将不同。特别是，如果EUV辐射源产生的EUV辐射束相对于Y轴(如图3-5所示的Y轴)倾斜，这将导致远场强度分布沿如图6所示的Y轴的偏移。注意，EUV源SO的参考系的Y轴被示出为与图2中的掩模平台MT处的X轴平行。这会例如导致一种情形，在这种情形中，在远场强度分布向上移位的情况下，由传感器610感测的强度将更高，而横跨狭缝的强度实际上将变得更低。应注意的是，结果，在衬底台水平处的传感器感知的强度也将更低。
以类似的方式，EUV辐射束相对于EUV源SO的X轴的倾斜(如图3-5所示)将影响照射狭缝中EUV辐射的强度分布(在掩模平台MT处、沿X方向的强度分布)，因此影响衬底台水平处的EUV辐射的强度分布。为了避免或减轻这种影响，在本发明的一个实施例中，建议考虑EUV辐射束的检测到的倾斜，由此倾斜的检测基于由感测系统执行的测量，感测系统被提供在EUV辐射源内，例如如图2所示的源收集器模块SO中。
在一个实施例中，线性模型被用于将由照射狭缝附近的传感器测量的强度I_slit_sensor与由安装在衬底台上的传感器测量的强度I_substrate_sensor相关联：
Figure BDA0002207559170000181
其中：
C＝EUV辐射束没有倾斜时测量的强度的比例；
bisensorX＝两个传感器的差分信号，这两个传感器布置成检测由于EUV辐射束绕EUV辐射源的Y轴旋转而在X方向上的倾斜；
bisensor Y＝两个传感器的差分信号，这两个传感器布置成检测由于EUV辐射束绕EUV辐射源的X轴旋转而在Y方向上的倾斜；和
cx和cy是权重系数。
在一个实施例中，比例C和权重系数cx和cy可以通过将强度测量结果I_slit_sensor、I_substrate_sensor和由信号bisensorX和bisensorY表示的倾斜拟合至方程(4)而确定。请注意权重系数cx和cy的值也可能取决于所选的照射模式。而且，收集器反射镜CO的空间不均匀劣化也可能影响这些值。因此，优选地，可以对于每种照射模式定期校准权重系数cx和cy。
一旦系数C、cx和cy被确定，在衬底的曝光过程中衬底水平处的强度I_substrate可以使用下列方程基于由照射狭缝附近的传感器610测量的强度I_slit来计算：
I_substrate＝I_slit·C·(1+cx·bisensorX+cy·bisensorY) (5)
基于在曝光过程期间由衬底接收的该计算的强度，可以控制EUV辐射源和光刻扫描设备两者的操作参数以确保将适当的照射剂量施加到衬底。
基于等式(5)，可以认为曝光期间的强度I_substrate实际上是使用测量的强度I_slit的校正或调整的值来计算的，校正或调整的值I_slit_corrected表示如下：
I_slit_corrected＝I_slit·(1+cx·bisensorX+cy·bisensorY)(6)
强度I_substrate因此表示为：
I_substrate＝I_slit_corrected·C (7)
在本发明的实施例中，因此可以应用从EUV辐射源的感测系统接收的一个或更多个感测信号，以校正由沿照射狭缝的边界布置的传感器测量的测量强度值。使用该校正的测量值，可以实现在曝光过程期间由衬底接收的辐射强度的更精确的预测。结果，可以更精确地控制由衬底接收的照射剂量。
在本发明的实施例中，从EUV辐射源的感测系统接收的感测信号被用于调整所述调节和掩蔽模块262的元件或部件。特别地，在本发明的实施例中，根据本发明的光刻系统的控制系统280被配置为基于从感测系统270接收感测信号272控制所述调节和掩蔽模块262的均匀性校正模块(UNICOM)，参见图2。这种均匀性校正模块可以例如包括多个叶片或轮叶，其可以被部分地插入EUV辐射束中，从而“修整”辐射束，以改善均匀性。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于根据本发明的光刻系统的EUV辐射源，该EUV辐射源包括控制系统，并且其中控制系统被配置为将控制信号输出到接门，该接口配置为与光刻扫描设备交互。在这样的实施例中，控制系统可以结合在EUV辐射源的控制单元242中，如图2中示意性所示。或者，控制系统可以与控制单元242分开，如图所示。根据本发明的EUV辐射源的控制系统可以被配置为确定用于控制光刻扫描设备的控制信号，并将该控制信号输出到用于与光刻扫描设备交互的接口。在一个实施例中，光刻扫描设备可以例如使用控制信号来控制执行的照射过程。这样的控制可以例如包括调整均匀性校正模块或校正能量传感器值或调整由光刻扫描设备执行的扫描过程。
根据本发明的又一方面，提供了一种被配置为用于根据本发明的光刻系统的控制系统，该控制系统具有配置为用于接收感测信号的第一接口和用于提供控制信号的第二接门。
根据本发明的又一方面，提供了一种光刻扫描设备，其被配置为用于根据本发明的光刻系统中，所述光刻系统包括控制系统。在一个实施例中，这种光刻扫描设备可以例如被配置为与被配置为与EUV辐射源交互的接门交互，从而使控制系统能够从接门接收感测信号并使控制系统能够确定控制信号。
虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应该理解，本发明可以不同于所描述的其他方式实践。设备的行为可以在很大程度上由包含一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序来限定(所述机器可读指令序列用于实施如上所公开的方法的某些步骤)，或者由其中存储有这样的计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)限定。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员明显的是，在不脱离下面陈述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种光刻系统，包括：
EUV辐射源，所述EUV辐射源被配置用于产生EUV辐射；
光刻扫描设备，所述光刻扫描设备被配置为接收所述EUV辐射并使用所述EUV辐射来照射图案以将所述图案成像到衬底上；和
控制系统，
其中：
所述EUV辐射源包括感测系统，所述感测系统被配置为提供表示所述EUV辐射的空间强度分布的感测信号；
所述光刻扫描设备包括能量传感器，所述能量传感器被配置为提供表示所述EUV辐射的强度的能量传感器信号，并且其中所述控制系统被配置为：
-基于所述感测信号，确定表示所述EUV辐射的远场强度分布的量；
-基于所述能量传感器信号和所确定的量，确定所述EUV辐射的强度的值；以及
-基于所确定的量或所述EUV辐射的强度的值，确定用于控制所述照射和所述产生中的至少一者的控制信号。
2.根据权利要求1所述的光刻系统，其中，所述EUV辐射源包括源收集器模块，所述源收集器模块被配置为产生沿光轴的EUV辐射束，并且其中所述控制系统用于确定所述EUV辐射束的远场强度分布的移位并基于所述移位确定所述控制信号。
3.根据权利要求1所述的光刻系统，其中，所述EUV辐射源包括源收集器模块，所述源收集器模块被配置为用于产生沿光轴的EUV辐射束，并且其中所述控制系统用于确定所述EUV辐射束的方向并基于所述EUV辐射束的方向确定所述控制信号。
4.根据权利要求2所述的光刻系统，其中，所述控制系统操作以确定所述EUV辐射束相对于大致垂直于所述光轴的轴线的倾斜。
5.根据权利要求2所述的光刻系统，其中，所述感测系统被配置为提供表示所述EUV辐射束相对于大致垂直于所述光轴的第一轴线的倾斜的第一感测信号和表示相对于大致垂直于所述光轴和所述第一轴线二者的第二轴线的倾斜的第二感测信号。
6.根据权利要求5所述的光刻系统，其中，相对于所述第一轴线的倾斜导致所述远场强度分布沿所述光刻扫描设备的扫描方向的移位，并且其中相对于所述第二轴线的倾斜导致所述远场强度分布沿所述光刻扫描设备的非扫描方向的移位。
7.根据权利要求5或6所述的光刻系统，其中，所述感测系统包括用于产生所述第一感测信号的第一对传感器，所述第一对传感器中的第一传感器和所述第一对传感器中的第二传感器被布置在第一平面的相对的两侧上，所述第一平面包含所述光轴并平行于所述第一轴线，并且其中所述感测系统包括用于产生所述第二感测信号的第二对传感器，所述第二对传感器中的第一传感器和所述第二对传感器中的第二传感器被布置在第二平面的相对的两侧上，所述第二平面包含所述光轴并平行于所述第二轴线。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的光刻系统，其中，所述能量传感器被配置为测量邻近所述光刻扫描设备的照射狭缝的EUV辐射的强度。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的光刻系统，其中，所述光刻扫描设备还包括均匀性校正模块，所述均匀性校正模块被配置为调整所述EUV辐射的强度分布，并且其中，所述控制信号被配置为控制所述均匀性校正模块。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的光刻系统，其中，由所述能量传感器测量的EUV辐射的强度表示在曝光过程期间施加到图案形成装置上的EUV辐射的强度。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的光刻系统，其中，所述感测系统被配置为在曝光过程期间提供所述感测信号。
12.根据权利要求1-6中任一项所述的光刻系统，其中，所述能量传感器被配置为在曝光过程期间提供所述能量传感器信号。
13.一种EUV辐射源，用于根据前述权利要求中任一项所述的光刻系统中，所述EUV辐射源包括所述控制系统，并且其中，所述控制系统被配置为将所述控制信号输出到被配置为与所述光刻扫描设备交互的接口。
14.一种用于根据权利要求1-12中任一项所述的光刻系统中的控制系统，所述控制系统具有被配置为接收所述感测信号的第一接口和用于提供所述控制信号的第二接口。
15.一种光刻扫描设备，所述光刻扫描设备被配置为用于根据权利要求1-12中任一项所述的光刻系统中，所述光刻扫描设备包括所述控制系统。
CN201880019502.5A 2017-03-20 2018-02-22 光刻系统、euv辐射源、光刻扫描设备和控制系统 Active CN110462522B (zh)

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