CN113267960A - 在半导体制造中的微影方法 - Google Patents

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廖啟宏
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Abstract

提供一种在半导体制造中的微影方法。该方法包括按以下方式经由许多喷嘴产生一目标材料的小滴的多个群组：这些群组中的每一者中的小滴聚集成该目标材料的一细长液滴。该方法亦包括自一激光产生器产生一激光脉冲，以将这些细长液滴转换至产生一EUV辐射的电浆。该方法进一步包括将一半导体晶圆曝露至该EUV辐射。

Description

在半导体制造中的微影方法
技术领域
本揭露关于一种在半导体制造中的微影方法以及其微影曝光系统。
背景技术
对计算能力的需求已按指数规律增加。通过增大半导体集成电路(integratedcircuit；IC)的功能密度(亦即，每晶片互连的元件的数目)来符合计算能力的此增加。通过功能密度的增大，晶片上的个别元件的尺寸已减小。IC中的元件的尺寸的减小已通过半导体制造技术(诸如，微影)的进展来符合。
举例而言，用于微影的辐射的波长已自紫外线减小至深紫外线(deepultraviolet；DUV)，且近来减小至极紫外线(extreme ultraviolet；EUV)。元件尺寸的进一步减小需要可使用极紫外线微影(extreme ultraviolet lithography；EUVL)达成的微影的解析度的进一步改良。EUVL使用具有约1nm至100nm的波长的辐射。
用于产生EUV辐射的一个方法为激光产生的电浆(laser-produced plasma；LPP)。在基于LPP的EUV源中，高功率激光脉冲聚焦于小锡液滴上以形成高度离子化的电浆，该高度离子化的电浆发射在13.5nm下具有峰值最大发射的EUV辐射。通过LPP产生的EUV辐射的强度取决于高功率的激光可自液滴产生电浆的有效性。同步高功率的激光的脉冲与液滴的产生及移动可改良基于LPP的EUV辐射源的效率。
发明内容
根据一些实施例，一种在半导体制造中的微影方法包括以下步骤：按以下方式经由许多喷嘴产生目标材料的小滴的多个群组：这些群组中的每一者中的小滴聚集成目标材料的细长液滴。该方法亦包括自激光产生器产生激光脉冲，以将细长液滴转换至产生极紫外线(EUV)辐射的电浆。该方法进一步包括将半导体晶圆曝露至极紫外线(EUV)辐射。
附图说明
当通过附图阅读时，自以下详细描述，最佳地理解本揭露内容的态样。注意，根据该行业中的标准实务，各种特征未按比例绘制。事实上，为了论述的清晰起见，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
图1为根据一些实施例的微影曝光系统的示意简图；
图2为根据一些实施例的光源的示意简图；
图3为根据一些实施例的喷嘴总成的示意简图；
图4为沿着图3的线A-A截取的喷嘴总成的示意性且横截面图；
图5A为根据一些实施例的喷嘴总成的示意简图；
图5B为根据一些实施例的喷嘴总成的示意简图；
图5C为根据一些实施例的喷嘴总成的示意简图；
图5D为根据一些实施例的喷嘴总成的示意简图；
图6为根据本揭露内容的一些实施例的用于执行半导体制造中的微影制程的方法的流程图；
图7为根据一些实施例的在微影制程中施加至连接至不同喷嘴的致动器的电压对时间的曲线图；
图8展示根据一些实施例的半导体制造中的微影方法的一阶段，其中细长液滴由三个连续配置的喷嘴所提供的一群小滴产生；
图9展示根据一些实施例的半导体制造中的微影方法的一阶段，其中细长液滴由相互间隔一个截流喷嘴的三个喷嘴所提供的一群小滴产生；
图10展示根据一些实施例的用于在每一给定时间通过生成多个小滴来产生细长液滴的模型；
图11展示根据一些实施例的用于在每一给定时间通过生成多个小滴来产生细长液滴的模型；
图12展示根据本揭露内容的一些实施例的用于控制在z轴方向上的细长液滴的位置的方法；
图13展示根据本揭露内容的一些实施例的用于控制在y轴方向上的细长液滴的位置的方法；
图14展示根据本揭露内容的一些实施例的用于控制在z轴方向上的细长液滴的长度的方法；
图15展示根据本揭露内容的一些实施例的用于控制细长液滴的尺寸的方法；
图16展示根据本揭露内容的一些实施例的用于控制细长液滴相对于z轴的倾斜角的方法；
图17展示根据本揭露内容的一些实施例的一控制器的方块图。
【符号说明】
10:微影曝光系统
12:光源
14:照明器
16:遮罩台
18:遮罩
20:投影光学模块/POB
22:半导体晶圆
24:基板台
30:液滴产生器
31:储集器
32,32a,32b,32c,32d:喷嘴总成
33,33a,33c,33d,34b:第一喷嘴群组
33b:中心喷嘴
34,34a,34c,34d,35b:第二喷嘴群组
35,35a,35c,35d:第三喷嘴群组
36,36a,36c,36d:第四喷嘴群组
37,37a,37c,37d:第五喷嘴群组
40:气体源
41:气体管线
50:激光产生器
51:激光脉冲
52:照明点
55:窗
60:收集器镜
61:光轴
70:监测装置
71:计量工具
73:分析器
80:目标燃料
81:激发区域
82:细长液滴
821:第一细长液滴
822:第二细长液滴
84:EUV辐射
90:控制器
92:I/O元件
94:处理器
96:记忆体
97:指令
98:网络接口
99:网络
320,320c,320d:外壳
321:下表面
322:斜线
323:圆环线
340,342,348,366:喷嘴
350:喷嘴
351:第一致动器
352:喷嘴
353:第二致动器
354:喷嘴
355:第三致动器
356:喷嘴
357:第四致动器
358:喷嘴
359:第五致动器
S10:方法
S11-S16:操作
C:中心线
D1:长度
D2:宽度
D3,D4:距离
L:纵向轴线
P1-P4:时间周期
t1-t5:时间
W1:宽度
W2,W4:距离
具体实施方式
以下揭露内容提供许多不同实施例或实例，用于实施提供的标的之不同特征。以下描述元件及配置的具体实例以简化本揭露内容。当然，这些仅为实例，且并不意欲为限制性。举例而言，在接下来的描述中，第一突出部在第二突出部上方或上的形成可包括第一与第二突出部直接接触地形成的实施例，且亦可包括额外特征可形成于第一与第二突出部之间使得第一与第二突出部可不直接接触的实施例。此外，在各种实例中，本揭露内容可重复参考数字及/或字母。此重复是为了简单且清晰的目的，且自身并不规定论述的各种实施例及/或组态之间的关系。
另外，为了易于描述，诸如“在……之下(beneath)”、“在……下方(below)”、“下部(lower)”、“在……上方(above)”及“上部(upper)”及类似者的空间相对术语可在本文中用以描述如在图中图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中描绘的定向之外，这些空间相对术语意欲亦涵盖在使用或操作中的装置的不同定向。可将设备以其他方式定向(旋转90度或以其他定向)，且同样地可将本文中使用的空间相对描述词相应地作出解释。
在本揭露内容中描述的进阶型微影制程、方法及材料可用于许多应用中，包括鳍型场效晶体管(fin-type field effect transistor；FinFET)。举例而言，鳍可经图案化以在以上揭露内容良好地适合的特征之间产生相对紧密的间距。此外，可根据以上揭露内容处理在形成FinFET的鳍过程中使用的间隔物。
本揭露内容大体与极紫外线(extreme ultraviolet；EUV)微影系统及方法有关。更特定言之，其与用于控制在基于激光产生的电浆(laser produced plasma；LPP)的EUV辐射源中使用的液滴的装置及方法有关。激发激光加热LPP腔室中的液滴，以将液滴离子化成发射EUV辐射的电浆。为了液滴的最佳加热，液滴经配置以在与来自激发激光的激发脉冲同时到达激发激光的焦点。因此，液滴与用于触发来自激发激光的激发脉冲的触发时间之间的同步对LPP EUV辐射源的效率及稳定性有影响。本揭露内容的一个实施例是有关控制液滴以提供液滴的最佳加热。
图1为根据一些实施例的微影曝光系统10的示意简图。在一些实施例中，微影曝光系统10为极紫外线(extreme ultraviolet；EUV)微影系统，其经设计成通过EUV辐射(本文中亦可互换地被称作EUV辐射)来曝露抗蚀剂层。根据一些实施例，微影曝光系统10包括一光源12、一照明器14、一遮罩台16、一投影光学模块(或投影光学盒(projection opticsbox；POB))20及一基板台24。可添加或省略微影曝光系统10的元件，且本揭露不应受到实施例限制。
在某些实施例中，光源12用以产生具有范围在约1nm与约100nm之间的波长的弧度。在一个特定实例中，光源12产生具有在约13.5nm处居中的波长的EUV辐射。因此，光源12亦被称作EUV辐射源。然而，应了解，光源12不应限于发射EUV辐射。光源12可用以执行自激发的目标燃料的任何高强度光子发射。
在各种实施例中，照明器14包括各种折射性光学元件，诸如，单一透镜或具有多个透镜(波带片)的透镜系统，或替代地反射性光学器件(用于EUV微影曝光系统)，诸如，单一镜或具有多个镜的镜系统，以便将来自光源12的光引导至遮罩台16上，特定言之，至紧固于遮罩台16上的一遮罩18。在光源12产生在EUV波长范围中的光的本实施例中，使用反射性光学器件。
遮罩台16用以紧固遮罩18。在一些实施例中，遮罩台16包括一静电夹盘(e夹盘)以紧固遮罩18。此是因为气体分子吸收EUV辐射，且将用于EUV微影图案化的微影曝光系统维持于真空环境中以避免EUV强度损失。在本揭露内容中，可互换地使用术语遮罩、光遮罩与光罩。在本实施例中，遮罩18为反射性遮罩。遮罩18的一个例示性结构包括具有合适材料的基板，诸如，低热膨胀系数(low thermal expansion material；LTEM)或熔融石英。在各种实施例中，LTEM包括TiO2掺杂的SiO2，或具有低热膨胀的其他合适材料。遮罩18包括沉积于基板上的反射性多层。
反射性多层包括多个薄膜对，诸如，钼硅(Mo/Si)薄膜对(例如，在每一薄膜对中，钼层在硅层上方或下方)。替代地，反射性多层可包括钼铍(Mo/Be)薄膜对，或可用以高度反射EUV辐射的其他合适材料。遮罩18可进一步包括安置于反射性多层上用于保护的一覆盖层，诸如，钌(Ru)。遮罩18进一步包括沉积于反射性多层上的一吸收层，诸如，氮化钽硼(TaBN)层。吸收层经图案化以界定集成电路(integrated circuit；IC)的层。替代地，另一反射性层可沉积于反射性多层上且经图案化以界定集成电路的层，由此形成EUV相移遮罩。
投影光学模块(或投影光学盒(projection optics box；POB))20用于将遮罩18的图案成像至紧固于微影曝光系统10的基板台24上的半导体晶圆22上。在一些实施例中，在各种实施例中，POB 20具有折射性光学器件(诸如，用于UV微影曝光系统)，或替代地，反射性光学器件(诸如，用于EUV微影曝光系统)。携载界定于该遮罩上的图案的影像的自遮罩18引导的光由POB20收集。照明器14与POB 20共同地被称作微影曝光系统10的光学模块。
在本实施例中，半导体晶圆22可由硅或其他半导体材料制成。替代地或另外，半导体晶圆22可包括其他元素半导体材料，诸如，锗(Ge)。在一些实施例中，半导体晶圆22由化合物半导体制成，诸如，碳化硅(SiC)、砷化锗(GaAs)、砷化铟(InAs)或磷化铟(InP)。在一些实施例中，半导体晶圆22由合金半导体制成，诸如，硅锗(SiGe)、碳化硅锗(SiGeC)、磷化镓砷(GaAsP)或磷化镓铟(GaInP)。在一些其他实施例中，半导体晶圆22可为绝缘体上硅(silicon-on-insulator；SOI)或绝缘体上锗(germanium-on-insulator；GOI)基板。
此外，半导体晶圆22可具有各种元件部件。形成于半导体晶圆22中的元件部件的实例包括晶体管(例如，金属氧化物半导体场效晶体管(metal oxide semiconductorfield effect transistor；MOSFET)、互补金属氧化物半导体(complementary metaloxide semiconductor；CMOS)、晶体管、双极接面晶体管(bipolar junction transistor；BJT)、高电压晶体管、高频率晶体管、p通道及/或n通道场效晶体管(p-channel and/or n-channel field-effect transistor；PFET/NFET)等)、二极管及/或其他可应用元件。执行各种制程以形成元件部件，诸如，沉积、蚀刻、植入、光微影、退火及/或其他合适制程。在一些实施例中，在本实施例中，半导体晶圆22涂布有对EUV辐射敏感的抗蚀剂层。包括以上描述的元件的各种元件整合在一起且可操作以执行微影制程。
微影曝光系统10可进一步包括其他模块或可与其他模块整合(或耦接)。在本实施例中，微影曝光系统10包括一清洁模块26，其经设计成将氢气提供至光源12。氢气帮助减少光源12中的污染。
根据一些实施例，图2以简图图示光源12。在一些实施例中，光源12使用双脉冲激光产生的电浆(laser produced plasma；LPP)机制来产生电浆，且进一步自电浆产生EUV辐射。光源12包括一液滴产生器30、一激光产生器50、一激光产生的电浆(laser producedplasma；LPP)收集器60、一监测装置70及一控制器90。光源12的以上提到的元件可保持处于真空之下。应了解，可添加或省略光源12的元件，且本揭露不应受到实施例限制。
液滴产生器30用以产生至激发区域的目标燃料80的多个细长液滴82，在激发区域，来自激光产生器50的激光脉冲51沿着z轴撞击细长液滴82，如在图2中展示。在一实施例中，目标燃料80包括锡(Sn)。在一实施例中，细长液滴82可形成有足球状形状。在一实施例中，细长液滴82按约50千赫(kHz)的速率产生，且按每秒70米(m/s)的速度引入至光源12中的激发区域81。其他材料亦可用于目标燃料80，例如，含锡液体材料，诸如，含有锡、锂(Li)及氙(Xe)的共晶合金。在液滴产生器30中收纳的目标燃料80可呈液相。液滴产生器30的结构特征将关于图3及图4更详细地描述。
激光产生器50用以产生至少一个激光以允许将细长液滴82转换成电浆。在一些实施例中，激光产生器50用以产生至照明点52的激光脉冲51以将细长液滴82转换成产生EUV辐射84的电浆。激光脉冲51经引导穿过窗(或透镜)55，且在照明点52处辐照细长液滴82。窗55形成于收集器镜60上，且采用实质上对激光脉冲51透光的合适材料。用于激发由液滴产生器30供应的细长液滴82的方法稍后描述。电浆发射由收集器镜60收集的EUV辐射84。收集器镜60进一步反射且聚焦EUV辐射84，用于经由曝露工具执行的微影制程。在一些实施例中，收集器镜60具有一光轴61，其平行于z轴且垂直于x轴。
在一实施例中，激光产生器50为二氧化碳(CO2)激光源。在一些实施例中，激光产生器50用以产生具有单一波长的激光脉冲51。激光脉冲51经透射穿过用于聚焦且判定激光脉冲51的入射角的一光学总成。该光学总成无分光镜来分开具有不同波长的激光脉冲。在本实施例中，激光脉冲51具有约200μm至300μm的光点尺寸，诸如，225μm。激光脉冲51经产生以具有某些驱动功率以符合晶圆产生目标，诸如，每小时125个晶圆的产出量。举例而言，激光脉冲51装备有约23kW驱动功率。在各种实施例中，激光脉冲51的驱动功率为至少20kW，诸如，27kW。然而，应了解，可对本揭露内容的实施例进行许多变化及修改。
监测装置70用以监测光源12中的一或多个状况以便产生用于控制光源12的可组态参数的数据。在一些实施例中，监测装置70包括一计量工具71及一分析器73。在计量工具71用以监测由液滴产生器30供应的细长液滴82的状况的情况中，该计量工具可包括影像感测器，诸如，电荷耦合元件(charge coupled device；CCD)或互补金属氧化物半导体感测器(CMOS感测器)等。计量工具71产生包括细长液滴82的影像或视频的监测影像且将监测影像传输至分析器73。在计量工具71用以侦测由细长液滴82在光源12中产生的EUV光84的能量或强度的情况中，计量工具71可包括许多能量感测器。能量感测器可为能够观测且量测紫外线区中的电磁辐射的能量的任何合适感测器。
分析器73用以分析由计量工具71产生的信号，且根据分析结果将侦测信号输出至控制器90。举例而言，分析器73包括一影像分析器。分析器73接收与自计量工具71传输的影像相关联的数据，且对激发区域81中的细长液滴82的影像执行影像分析过程。以后，分析器73将与分析有关的数据发送至控制器90。分析可包括流径错误或位置错误。
应了解，虽然仅存在一个经配置用于监测细长液滴82的计算工具71，但可对本揭露内容的实施例进行许多变化及修改。在一些其他实施例中，存在两个用以监测光源12的不同状况的计量工具71。一个用以监测由液滴产生器30供应的细长液滴82的状况，且另一个用以侦测由细长液滴82在光源12中产生的EUV光84的能量或强度。在一些实施例中，计量工具71为一最终焦点模块(final focus module；FFM)，且定位于激光源50中以侦测自细长液滴82反射的光。
控制器90用以控制光源12的一或多个元件。在一些实施例中，控制器90用以驱动液滴产生器30以产生细长液滴82(将关于图6中展示的方法S10更详细描述的过程)。此外，控制器90用以驱动第一激光源91及激光产生器50以发出激光脉冲51。激光脉冲51的产生可由控制器90控制以与细长液滴82的产生相关联，以便使激光脉冲51依序撞击每一目标82。
根据一些实施例，以下进一步论述液滴产生器30。
在一些实施例中，液滴产生器30包括一储集器31及一喷嘴总成32。储集器31用于固持目标材料80。在一些实施例中，一条气体管线41连接至储集器31用于将来自气体源40的抽汲气体(诸如，氩)引入至储集器31。通过控制气体管线41中的气体流，可操纵储集器31中的压力。举例而言，当经由气体管线41连续地将气体供应至储集器31内时，储集器31中的压力增大。结果，可迫使储集器31中的目标材料80离开储集器31。
喷嘴总成32包括许多喷嘴，目标材料80经由喷嘴逸散以形成目标材料80的许多小滴。喷嘴总成32的一个例示性实施例展示于图3中，且图4展示沿着图3的线A-A截取的喷嘴总成32的横截面图。在一些实施例中，喷嘴总成32包括一外壳320及定位于外壳320中的多个喷嘴群组，诸如，第一喷嘴群组33、第二喷嘴群组34、第三喷嘴群组35、第四喷嘴群组36及第五喷嘴群组37。第一喷嘴群组33、第二喷嘴群组34、第三喷嘴群组35、第四喷嘴群组36及第五喷嘴群组37沿着垂直于x轴及z轴的y轴按次序配置。
在一些实施例中，第一喷嘴群组33、第二喷嘴群组34、第三喷嘴群组35、第四喷嘴群组36及第五喷嘴群组37中的每一者中的喷嘴沿着z轴配置。举例而言，如在图3中展示，第三喷嘴群组35包括五个喷嘴(亦即，第一喷嘴350、第二喷嘴352、第三喷嘴354、第四喷嘴356及第五喷嘴358)。第一喷嘴350、第二喷嘴352、第三喷嘴354、第四喷嘴356及第五喷嘴358沿着z轴配置。此外，第一喷嘴群组33、第二喷嘴群组34、第三喷嘴群组35、第四喷嘴群组36及第五喷嘴群组37中的每一者中的喷嘴沿着平行于喷嘴总成32的中心线C的一方向延伸，且端接于外壳320的一下表面321处。中心线C平行于x轴，且下表面321垂直于x轴。
在一些实施例中，第一喷嘴群组33、第二喷嘴群组34、第三喷嘴群组35、第四喷嘴群组36及第五喷嘴群组37中的每一者中的喷嘴以紧凑方式并排配置。紧凑方式意谓两个相邻喷嘴之间的距离小于一预定值。举例而言，如在图4中展示，第一喷嘴350、第二喷嘴352、第三喷嘴354、第四喷嘴356及第五喷嘴358以紧凑方式配置，且两个相邻喷嘴350与352之间的距离W2小于喷嘴350的宽度W1。在一些实施例中，距离W2足够更小，以用于有助于目标材料的小滴的聚集。距离W2与宽度W1的比率可经选择，使得目标材料的小滴可聚集成细长液滴。在一些实施例中，距离W2与宽度W1的比率在自约0至约1的范围中。在一些实施例中，除了同一群组中的喷嘴以紧凑方式配置之外，不同喷嘴群组中且沿着y轴方向配置的喷嘴是以紧凑方式配置。举例而言，如在图3中展示，第二喷嘴群组34中的喷嘴及第三喷嘴群组35中的喷嘴沿着平行于y轴的一方向以紧凑方式配置。
在一些实施例中，第一喷嘴群组33、第二喷嘴群组34、第三喷嘴群组35、第四喷嘴群组36及第五喷嘴群组37中的喷嘴中的目标材料的流动由连接至喷嘴的致动器调节。举例而言，如在图4中展示，喷嘴总成32包括许多致动器，诸如，第一致动器351、第二致动器353、第三致动器355、第四致动器357及第五致动器359。第一致动器351、第二致动器353、第三致动器355、第四致动器357及第五致动器359分别连接至第一喷嘴350、第二喷嘴352、第三喷嘴354、第四喷嘴356及第五喷嘴358的外壁。在一些实施例中，第一喷嘴350、第二喷嘴352、第三喷嘴354、第四喷嘴356及第五喷嘴358电连接至控制器90，且根据自控制器90传输的控制信号控制目标材料的流量。
第一致动器351、第二致动器353、第三致动器355、第四致动器357及第五致动器359可为能够控制喷嘴中的目标材料的流量的任一合适元件，只要这些致动器在经受电压、电场、磁场或其组合时经历尺寸改变。举例而言，第一致动器351、第二致动器353、第三致动器355、第四致动器357及第五致动器359为压电致动器，且能够挤压对应的喷嘴，且经由形成于外壳320的下表面321上的小孔产生目标材料的小滴。举例而言，致动器的其他例示性材料包括电致伸缩材料及磁致伸缩材料。
应了解，喷嘴总成32的组态不限于以上提到的实施例。喷嘴总成的各种实施例展示于图5A至图5D中。在图5A至图5D中展示的实施例中，类似于在图3及图4中展示的元件的元件具备相同或类似参考编号，且为了简洁起见，其特征不作重述。喷嘴351至355的论述适用于在图5A至图5D中展示的不同喷嘴群组，除非另有提到。
在图5A中展示的实施例中，喷嘴总成32a包括外壳320及定位于外壳320中的多个喷嘴群组，诸如，第一喷嘴群组33a、第二喷嘴群组34a、第三喷嘴群组35a、第四喷嘴群组36a及第五喷嘴群组37a。在一些实施例中，第一喷嘴群组33a、第二喷嘴群组34a、第三喷嘴群组35a、第四喷嘴群组36a及第五喷嘴群组37a沿着y轴按次序配置。两个邻近喷嘴群组中的喷嘴以一交错方式配置，使得在斜线322上配置的两个邻近喷嘴群组中的喷嘴以紧凑方式并排地配置。斜线322相对于z轴倾斜约45度。
在图5B中展示的实施例中，喷嘴总成32b包括外壳320、定位于外壳320中的多个喷嘴群组(第一喷嘴群组34b及第二喷嘴群组35b)及一中心喷嘴33b。中心喷嘴33b相对于外壳320的中心线C定位。第一喷嘴群组34b沿着一内圆环线323配置，且第二喷嘴群组35b沿着一外圆环线323配置。内圆环线323与外圆环线323相对于外壳320的中心线C同心。
在一些实施例中，相互紧靠的两个喷嘴群组中的喷嘴以扩大方式配置。扩大方式意谓两个相邻喷嘴之间的距离小于一预定值。举例而言，如在图5B中展示，第一喷嘴群组34b中的喷嘴及第二喷嘴群组35b中的喷嘴按扩大方式配置，且两个相邻喷嘴之间的距离W4小于每一个别喷嘴的宽度W1。在一些实施例中，距离W4足够更小，以用于有助于目标材料的小滴的聚集。距离W4与宽度W1的比率可经选择，使得目标材料的小滴可聚集成细长液滴。在一些实施例中，距离W4与宽度W1的比率在自约0.2至约1的范围中。在一些实施例中，同一喷嘴群组中的喷嘴亦按扩大方式配置。
在图5C中展示的实施例中，喷嘴总成32c包括外壳320c及定位于外壳320c中的多个喷嘴群组，诸如，第一喷嘴群组33c、第二喷嘴群组34c、第三喷嘴群组35c、第四喷嘴群组36c及第五喷嘴群组37c。外壳320c具有矩形横截面。第一喷嘴群组33c、第二喷嘴群组34c、第三喷嘴群组35c、第四喷嘴群组36c及第五喷嘴群组37c沿着y轴按次序配置。两个邻近喷嘴群组中的喷嘴按一交错方式配置。每一喷嘴群组中的喷嘴的数目相同。
在图5D中展示的实施例中，喷嘴总成32d包括外壳320d及定位于外壳320d中的多个喷嘴群组，诸如，第一喷嘴群组33d、第二喷嘴群组34d、第三喷嘴群组35d、第四喷嘴群组36d及第五喷嘴群组37d。外壳320d具有矩形横截面。第一喷嘴群组33d、第二喷嘴群组34d、第三喷嘴群组35d、第四喷嘴群组36d及第五喷嘴群组37d按正方形阵列配置。
图6为根据本揭露内容的一些实施例的用于执行半导体制造中的微影制程的方法S10的流程图。虽然方法S10经图示及/或描述为一系列动作或事件，但应了解，该方法不限于图示的排序或动作。因此，在一些实施例中，这些动作可按与所图示不同的次序进行，及/或可同时进行。另外，在一些实施例中，图示的动作或事件可细分成多个动作或事件，该多个动作或事件可在单独的时间或与其他动作或子动作同时进行。在一些实施例中，可省略一些图示的动作或事件，且可包括其他未图示的动作或事件。应了解，其他图用作用于方法的实例，但该方法亦可适用于其他结构及/或组态。
方法S10包括操作S11，其中自液滴产生器30的喷嘴产生细长液滴82。在一些实施例中，细长液滴82是由不同喷嘴所提供的一小滴群组聚集，且该小滴群组中的至少一个小滴是在与同一群组中的其余小滴不同的时间提供。图7展示根据一些实施例的在微影制程中施加至连接至不同喷嘴的致动器的电压对时间的曲线图。如在图7中展示，为了形成液滴，控制器90(图2)可重复地在一时间周期P1内的时间t1将致动电压施加至致动器357，在一时间周期P2内的时间t2将另一致动电压施加至致动器355，且在一时间周期P3内的时间t3将其他致动电压施加至致动器355。
结果，如在图8中展示，自喷嘴352、喷嘴354及喷嘴356产生目标材料的三个小滴81。在一些实施例中，目标材料的三个小滴81通过范德瓦尔力或液体的表面张力相互吸引，且聚集以形成细长液滴82。细长液滴82沿着其纵向轴线L延伸，且具有在纵向轴线L上的长度D1及在垂直于纵向轴线L的方向上的宽度D2。根据本揭露内容的一态样，长度D1与宽度D2的比率大于1。在一些实施例中，长度D1与宽度D2的比率在自约50μm至约5μm的范围中。
在一些实施例中，由于目标材料的三个小滴81在不同时间产生，因此目标材料的小滴81与外壳320的下表面321按不同距离间隔。因此，细长液滴82的纵向轴线L相对于x轴倾斜。在一些实施例中，细长液滴82的纵向轴线L相对于x轴按自约90度至约0度的角度范围倾斜。举例而言，在一实施例中，细长液滴82的纵向轴线L相对于x轴倾斜约75度、约60度、约45度、约30度、约15度、约5度或在这些值之间的任何角度。
在一实施例中，细长液滴82相对于x轴的倾斜角可通过控制小滴中的每一者自喷嘴产生的时间来调节。如下描述用于控制x轴倾斜角的详细描述。在图7中展示的实施例中，致动器357经驱动以在时间周期P1内产生目标材料的小滴，致动器355经驱动以在时间周期P2内产生目标材料的小滴，且致动器353经驱动以在时间周期P3内产生目标材料的小滴。时间周期P1等于时间t1与时间t2之间的时间差，时间周期P2等于时间t2与时间t3之间的时间差。亦即，连续地产生来自不同喷嘴的小滴。
为了减小细长液滴82相对于x轴的倾斜角，可程序化目标材料的两个小滴的产生之间的时间间隔。具体言之，可延迟用于产生第二小滴的时间t2，使得时间t1与时间t2之间的时间差比时间周期P1长，且可延迟用于产生第三小滴的时间t3，使得时间t2与时间t3之间的时间差比时间周期P2长。因而，第一小滴与下表面321之间的距离及第二小滴与下表面321之间的距离增大，此导致细长液滴82的纵向轴线L与x轴之间的倾斜角的减小。
为了增大细长液滴82相对于x轴的倾斜角，用于目标材料的两个小滴的产生的时间周期可重叠。具体言之，用于产生第二小滴的时间t2可开始得较早，使得时间t1与时间t2之间的时间差比时间周期P1短，且用于产生第三小滴的时间t3可开始得较早，使得时间t2与时间t3之间的时间差比时间周期P3短。因而，与图8中展示的细长液滴82相比，第一小滴与下表面321之间的距离及第二小滴与下表面321之间的距离减小，此导致细长液滴82的纵向轴线L与x轴之间的倾斜角的增大。
在一些实施例中，用于聚集第一细长液滴的小滴群组中的最后一个小滴结束于时间t4，且用于聚集下一个细长液滴的小滴群组中的第一小滴开始于时间t5。时间t4与时间t5之间的时间周期P4可为任一合适值，只要用于第一细长液滴的聚集的最后一个小滴不与用于下一个细长液滴的聚集的第一滴一起聚集。换言之，细长液滴之间的延迟(亦即，时间周期P1至P4的总和)长于用于细长液滴的聚集的滴之间的延迟(亦即，时间周期P4)。举例而言，在每秒产生五十(50)个细长液滴的情况中，时间周期P1至P4的总和为0.02秒，且时间周期P4小于0.02秒。举例而言，在一实施例中，时间周期P4为约0.015秒、约0.01秒、约0.005秒或这些值之间的任一时间周期。
在一些实施例中，沿着x轴自液滴产生器30产生小滴81。在一些实施例中，小滴81为锡(Sn)、锂(Li)或Sn与Li的合金。在一些实施例中，小滴81各具有在自约2微米(μm)至约3μm之范围中的一直径。举例而言，在一实施例中，小滴81为锡液体，各具有约2.5μm的直径，或这些值之间的任一直径。在一些实施例中，按在自每秒约50个液滴(亦即，约50Hz的喷射频率)至每秒约50,000个液滴(亦即，约50kHz的喷射频率)的范围中的速率经由喷嘴供应小滴81。本揭露内容中的术语“小”指不足够用于在经受激光脉冲51后产生用于微影制程的足够EUV辐射的目标材料的滴的尺寸。
举例而言，在一实施例中，按约50Hz、约100Hz、约500Hz、约1kHz、约10kHz、约25kHz、约50kHz或这些频率之间的任一喷射频率的一喷射频率供应小滴81。小滴81经由喷嘴117喷射且聚集成细长液滴82。在各种实施例中，细长液滴82可按在自约每秒10米(m/s)至约100m/s的范围中的速度传输至照明点52。举例而言，在一实施例中，小滴81具有约10m/s、约25m/s、约50m/s、约75m/s、约100m/s或这些速度之间的任一速度的速度。
应了解，虽然在图8中展示的实施例中，使用三个相邻喷嘴352、354及357提供目标材料的小滴81，但本揭露内容不限于此，且可选择任何数目个喷嘴来提供目标材料的小滴81，且这些小滴可由相互不邻近的喷嘴生成。
举例而言，如在图9中展示，喷嘴350、354及358经致动以产生目标材料的小滴81，且喷嘴352及356经截流。因此，图9中展示的两个相邻小滴81之间的距离D4大于图8中展示的两个相邻小滴81之间的距离D3。亦即，图9中的细长液滴82具有比图8中展示的细长液滴82低的密度。由于图9中的细长液滴82具有比图8中展示的细长液滴82低的密度，因此图9中的细长液滴82中的目标材料80中的多数将由来自激光产生器50的激光脉冲51辐照，由此导致与图8中展示的细长液滴82相比较高的能量转换效率。
在一些实施例中，喷嘴350、354及358经致动以产生具有单位量的目标材料的小滴81，且喷嘴352及356经致动以产生具有少于单位量(例如，单位量的50％)的目标材料的小滴81，例如，通过对致动器353及357致动较少功率。目标材料的小滴81具有较少量可有助于小滴81的聚集以形成细长液滴82，且同时，与图8中展示的细长液滴82相比，可展现较高能量转换效率。
在一些实施例中，在用于如图7中展示生成细长液滴的每一循环的时间t1、时间t2及时间t3，存在多于一个喷嘴用来产生目标材料的小滴，以便增大细长液滴在z轴及/或y轴上的尺寸。图10及图11展示根据一些实施例的用于在每一给定时间通过生成多个小滴来产生细长液滴的两个不同模型。在图10及图11中，经致动以生成小滴的喷嘴以实线描绘，且经截流且不生成小滴的喷嘴以虚线描绘。
在图10中展示的模型中，同一群组中的小滴由按列配置的喷嘴产生，且来自不同喷嘴列(亦即，不同喷嘴群组)的小滴在不同时间产生。具体言之，第二喷嘴群组34中的三个喷嘴(按实线描绘)经致动以在时间t1产生目标材料的小滴，第三喷嘴群组35中的三个喷嘴经致动以在时间t2产生目标材料的小滴，且第四喷嘴群组36中的三个喷嘴经致动以在时间t3产生目标材料的小滴。与由自第三喷嘴群组35中的三个喷嘴生成的小滴聚集的细长液滴相比，在图10中展示的模型中形成的细长液滴具有在y轴方向上的较大长度。
在图11中展示的模型中，第二喷嘴群组34中的喷嘴340及348及第三喷嘴群组35中的喷嘴350及358经截流，且第二喷嘴群组34及第三喷嘴群组35中的其余喷嘴经致动以在时间t1提供目标材料的小滴。在时间t2，喷嘴340、348、350及358经致动以提供目标材料的小滴，且在时间t3再次截流。与由自第三喷嘴群组中的三个喷嘴生成的小滴聚集的细长液滴相比，在图11中展示的模型中形成的细长液滴具有在y轴方向上的较大长度。另外，在图11中展示的模型中形成的细长液滴具有在z轴方向上的较宽腰部，如沿着y轴方向看出。
方法S10亦包括操作S12，其中用激光脉冲51辐照细长液滴以将细长液滴82转换至产生EUV光84的电浆。在一些实施例中，由于与自已知液滴产生器产生的液滴相比，细长液滴82具有在x轴方向上的较大长度且具有较小密度，因此可省略用以扩大液滴的尺寸且生成较低密度的目标雾的预脉冲激光。结果，减少了微影制程中的制造成本。此外，可取消用于校正预脉冲激光与主脉冲激光之间的空间分隔的维护过程(MPPP)。在一些实施例中，与自已知液滴产生器产生的液滴相比，细长液滴82可具有较大尺寸，且因此产生较高EUV能量。
方法S10亦包括操作S13，其中，EUV辐射84由光罩18反射，且进一步投影于涂布于半导体晶圆22上的抗蚀剂层上(通过POB 20)，由此在抗蚀剂层上形成潜时影像。在一些实施例中，在扫描模式中实施微影制程。在一些实施例中，通过经由恰当工具(诸如，扫描电子显微镜(scanning electron microscope；SEM))观测半导体晶圆22上的特征来进行半导体晶圆22的剂量效能。
方法S10亦包括操作S14，其中执行量测程序，且通过计量工具71量测细长液滴82的至少一个状况。在操作S15，分析器73将量测的结果与操作S15中的预设定值比较，以便判定是否执行补偿过程。若量测的结果与预设定值不同，则该方法继续操作S16，其中基于量测程序的结果调整液滴产生器30的可组态参数。
在一些实施例中，细长液滴82与激光脉冲51的照明点52之间的在z轴上的距离经量测以判定是否执行补偿过程。具体言之，如在图12中展示，通过致动配置于中心区中的第三喷嘴群组35中的三个喷嘴，产生第一细长液滴821。当第一细长液滴82与在在z轴上的激光脉冲51的焦点(亦即，照明点52)之间的不对准由分析器73(图2)侦测到时，控制器90可传输控制信号以停止自喷嘴354产生小滴且起始自喷嘴350产生小滴。因此，接着的细长液滴(例如，第二细长液滴822)在z轴上的位置经移位，且补偿不对准。
在一些实施例中，细长液滴82与激光脉冲51的照明点52之间的在y轴上的距离经量测以判定是否执行补偿过程。具体言之，如在图13中展示，通过致动配置于中心区中的第三喷嘴群组35中的三个喷嘴，产生第一细长液滴821。当第一细长液滴82与在在y轴上的激光脉冲51的焦点(亦即，照明点52)之间的不对准由分析器73(图2)侦测到时，控制器90可传输控制信号以停止自第三喷嘴群组35产生小滴且起始自第一喷嘴群组31产生小滴。因此，接着的细长液滴(例如，第二细长液滴822)、第二细长液滴822在y轴上的位置经移位，且补偿不对准。
在一些实施例中，EUV辐射84的能量经量测以判定是否执行补偿过程。具体言之，如在图14中展示，通过致动配置于中心区中的第三喷嘴群组35中的三个喷嘴，产生第一细长液滴821。当EUV能量的变化由分析器73(图2)侦测到时，控制器90可传输控制信号以增加或减少用于供应小滴以形成具有与第一细长液滴821的尺寸不同的尺寸的第二细长液滴822的喷嘴的数目。
举例而言，如在图14中展示，控制器90可通过致动喷嘴350及喷嘴358以产生目标材料的小滴来增大第二细长液滴822在z轴上的尺寸。因此，第二细长液滴822在z轴上的长度与第一细长液滴821在z轴上的长度不同。替代地，如在图15中展示，控制器90可通过致动第二喷嘴群34中的另三个喷嘴以产生目标材料的小滴来增大822的尺寸。因此，第二细长液滴822在y轴上的长度与第一细长液滴821在y轴上的长度不同。类似地，若EUV能量中的量测大于一预设定值，则可通过减少供应目标材料的小滴的喷嘴的数目来减小第二细长液滴822的尺寸。
在一些实施例中，EUV辐射在半导体晶圆22上的入射角的移位可通过在EUV辐射的曝露后分析半导体晶圆22上的特征来侦测，且因此，量测半导体晶圆22上的剂量误差以判定是否执行补偿过程。举例而言，如在图16中展示，当侦测到EUV辐射的入微角的移位时，控制器90可终止第三喷嘴群组35中的喷嘴352及356，且起始第二喷嘴群组34中的喷嘴342及第四喷嘴群组36中的喷嘴366。喷嘴342邻近喷嘴352，且喷嘴366邻近喷嘴356。在调整后，第二细长液滴822按与z轴(或y轴)的角度倾斜，该角度与第一细长液滴821的倾斜角度不同。此外，由于喷嘴342、354及366是以扩大方式配置，因此第二细长液滴822具有比第一细长液滴821低的密度。
图17展示根据一些实施例的一控制器90的方块图。根据一些实施例，控制器90产生输出控制信号，这些信号用于控制液滴产生器30及激光产生器50以及液滴产生器30及激光产生器50的其他组件的操作。在一些实施例中，控制器90包括一处理器94、一输入/输出(input/output；I/O)元件92、一记忆体96及一网络接口98，每一者经由一互连通信机构通信耦接。
处理器94经配置以执行及/或解译储存于记忆体96中的指令97的一或多个集合。在一些实施例中，处理器94为中央处理单元(central processing unit；CPU)、多处理器、分散式处理系统、特殊应用集成电路(application specific integrated circuit；ASIC)及/或合适的处理单元。处理器94可利用比例-积分-导数(proportional-integral-derivative；DIP)的逻辑来基于由监测装置70收集的数据判定液滴产生器30及激光产生器50的操作。
I/O元件92耦接至外部电路系统。在一些实施例中，I/O元件92包括键盘、小键盘、鼠标、轨迹球、轨迹垫及/或标方向键，用于将信息及命令传达给处理器94。
记忆体96(亦被称作计算机可读媒体)包括通信耦接至总线的随机存取记忆体或其他动态储存装置，用于储存数据及/或指令，以用于由处理器94执行。在一些实施例中，记忆体96用于在待由处理器94执行的指令的执行期间储存临时变数或其他中间信息。在一些实施例中，记忆体96亦包括耦接至总线的只读记忆体或其他静态储存装置，用于储存用于处理器94的静态信息及指令。在一些实施例中，记忆体96为电子、磁性、光学、电磁、红外线及/或半导体系统(或装置或元件)。举例而言，记忆体96包括半导体或固态记忆体、磁带、可移除式计算机磁盘、随机存取记忆体(random access memory；RAM)、只读记忆体(read-only memory；ROM)、刚性磁盘及/或光盘。在使用光盘的一些实施例中，记忆体96包括紧密光盘只读记忆体(compact disk-read only memory；CD-ROM)、紧密光盘读/写(compactdisk-read/write；CD-R/W)及/或数字视频盘(digital video disc；DVD)。记忆体96可储存关于液滴位置的历史数据、微影系统10中的EUV辐射的能量值或半导体晶圆22上的剂量效能的信息。
记忆体96编码有(亦即，储存)计算机程序码(亦即，可执行指令97的集合)，用于控制液滴产生器30及激光产生器50的一或多个组件以执行方法S10。在一些实施例中，记忆体96亦储存用于执行方法S10的信息，以及在执行方法S10期间产生的信息。
网络接口98包括用于连接至一或多个其他计算机系统连接至的网络99的机构。在一些实施例中，网络接口98包括一有线及/或无线连接机构。网络接口98包括无线网络接口，诸如，BLUETOOTH、WIFI、WIMAX、GPRS或WCDMA；或有线网络接口，诸如，ETHERNET、USB或IEEE-1394。在一些实施例中，控制器90经由网络接口98与液滴产生器30及激光产生器50的一或多个组件耦接。在一些实施例中，控制器90直接与液滴产生器30及激光产生器50的一或多个组件耦接，例如，通过耦接至总线的组件，而非经由网络接口98。
本揭露内容的实施例提供一种用于通过使用多个喷嘴来产生具有薄饼形的细长液滴的方法，该多个喷嘴产生用于聚集细长液滴的许多小滴。由于细长液滴具有比自已知液滴产生器产生的液滴大的尺寸及低的密度，因此对于使用预脉冲激光撞击液滴的需求不再存在。结果，减少了制造成本及用于对微影曝光系统执行维护过程的停机时间。另外，由于液滴产生器的喷嘴可经选择性地致动以产生目标材料的许多小滴，因此可通过根据即时收集的数据改变喷射小滴的喷嘴来控制EUV光源的可组态参数。因此，能量转换效率及EUV稳定性得以显著改良。
根据一些实施例，提供一种在半导体制造中的微影方法。该方法包括按以下方式经由许多喷嘴产生目标材料的小滴的多个群组：所述多个群组中的每一者中的小滴聚集成目标材料的细长液滴。该方法亦包括自激光产生器产生激光脉冲，以将细长液滴转换至产生EUV辐射的电浆。该方法进一步包括将半导体晶圆曝露至EUV辐射。在一些实施例中，来自喷嘴的小滴沿着第一轴线传输，且细长液滴中的每一者的纵向轴线相对于第一轴线倾斜。在一些实施例中，同一群组中的小滴在不同时间产生。在一些实施例中，同一群组中的小滴由按列配置的喷嘴产生，且来自不同喷嘴列的小滴在不同时间产生。在一些实施例中，目标材料的小滴由相互分隔一段距离的喷嘴产生，且该距离与所述喷嘴中的一者的宽度的比率在自约0至约1的范围中。在一些实施例中，在由激光脉冲撞击前，自第一小滴群组聚集的细长液滴中的第一者具有与自第二小滴群组聚集的细长液滴中的第二者的尺寸不同的尺寸。在一些实施例中，在由激光脉冲撞击时，自第一小滴群组聚集的细长液滴中的第一者及自第二小滴群组聚集的细长液滴中的第二者自激光脉冲的焦点偏移不同距离。在一些实施例中，该方法进一步包括通过具有光轴的收集器镜反射自电浆发射的EUV辐射。在由激光脉冲撞击时，自第一小滴群组聚集的细长液滴中的第一者及自第二小滴群组聚集的细长液滴中的第二者相对于收集器镜的光轴按不同角度倾斜。在一些实施例中，该方法进一步包括执行一量测程序以量测自第一小滴群组聚集的细长液滴中的第一者的状况或由细长液滴中的第一者辐照的EUV辐射，及根据量测程序的结果选择喷嘴以用于产生细长液滴中的第二者。
根据一些实施例，提供一种在半导体制造中的微影方法。该方法包括自液滴产生器沿着第一轴线产生目标材料的多个细长液滴。细长液滴中的每一者具有一纵向轴线，其相对于第一轴线倾斜且具有大于其垂直于纵向轴线的宽度的在纵向轴线上的长度。该方法亦包括自激光产生器产生激光脉冲，以将细长液滴转换至产生EUV辐射的电浆。该方法进一步包括将半导体晶圆曝露至EUV辐射。在一些实施例中，细长液滴中的每一者是由自液滴产生器的多个喷嘴产生的目标材料的多个小滴聚集。在一些实施例中，用于聚集细长液滴中的一者的小滴是在不同时间自喷嘴产生。在一些实施例中，用于聚集细长液滴中的一者的小滴自按列配置的喷嘴产生，且来自不同喷嘴列的小滴在不同时间产生。在一些实施例中，目标材料的小滴由相互分隔一段距离的喷嘴产生，且该距离与所述喷嘴中的一者的宽度的比率在自约0至约1的范围中。在一些实施例中，在由激光脉冲撞击前，细长液滴中的第一者具有与细长液滴中的第二者的尺寸不同的尺寸。在一些实施例中，在由激光脉冲撞击时，细长液滴中的第一者及细长液滴中的第二者自激光脉冲的焦点偏移不同距离。在一些实施例中，该方法进一步包括通过具有光轴的收集器镜反射自电浆发射的EUV辐射。在由激光脉冲撞击前，细长液滴中的第一者及细长液滴中的第二者相对于收集器镜的光轴按不同角度倾斜。在一些实施例中，该方法进一步包括执行一量测程序以量测细长液滴中的第一者的状况或自细长液滴中的第一者发射的EUV辐射的能量；及根据侦测的结果判定细长液滴中的第二者的尺寸。
根据又另外实施例，提供一种微影曝光系统。该装置包括一液滴产生器，其用以产生目标材料的多个细长液滴。该液滴产生器包括一储集器，用于储存目标材料。该液滴产生亦包括流体连接至储集器的许多喷嘴，其中所述喷嘴经配置使得来自不同喷嘴的目标材料的小滴聚集成细长液滴中的一者。该装置亦包括一激光产生器，其用以产生激光脉冲以将细长液滴转换至产生EUV辐射的电浆。该装置进一步包括一收集器镜，其用以反射EUV辐射。在一些实施例中，该微影曝光系统进一步包括一计量工具，其用以侦测细长液滴的状况或EUV辐射的能量；及耦接至计量工具的一控制器。该控制器经程序化以基于通过侦测先前产生的细长液滴中的一者的状况或由先前产生的细长液滴中的一者发射的EUV辐射产生的结果，判定液滴产生器的哪些喷嘴用来产生目标材料的小滴。
前文概括了若干实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更好地理解本揭露内容的态样。熟悉此项技术者应了解，其可易于将本揭露内容用作用于设计或修改其他处理程序及结构以用于实行相同目的及/或达成本文中介绍的实施例的相同优势的基础。熟悉此项技术者亦应认识到，这些等效构造不脱离本揭露内容的精神及范畴，且在不脱离本揭露内容的精神及范畴的情况下，其可进行各种改变、取代及更改。

Claims (1)

1.一种在半导体制造中的微影方法，其特征在于，包含以下步骤：
按以下方式经由多个喷嘴产生一目标材料的小滴的多个群组：所述多个群组中的每一者中的所述小滴聚集成该目标材料的一细长液滴；
自一激光产生器产生一激光脉冲，以将所述细长液滴转换至产生一极紫外线(EUV)辐射的电浆；及
将一半导体晶圆曝露至该EUV辐射。
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