-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet
der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft allgemein eine EUV (Extrem-Ultraviolett)-Strahlungsquelle
und insbesondere eine EUV-Strahlungsquelle, welche eine Ziel- bzw.
Targetsteuervorrichtung verwendet, um die Targettröpfchen genau
zum Zielverdampfungsbereich zu steuern.
-
2. Diskussion
des verwandten Standes der Technik
-
Mikroelektronische
integrierte Schaltkreise werden typischerweise mittels eines Lithographieprozesses
auf einem Substrat bemustert, wie es dem Fachmann gut bekannt ist,
wobei die Schaltungselemente durch einen Lichtstrahl definiert werden,
welcher sich durch eine Maske ausbreitet. Während sich der aktuelle fotolithographische
Prozess und die Architektur integrierter Schaltkreise weiterentwickeln, werden
die Schaltungselemente kleiner und näher beabstandet. Wenn die Schaltungselemente
kleiner werden, ist es notwendig, Lithographielichtquellen zu verwenden,
welche Lichtstrahlen mit kürzeren
Wellenlängen
und höheren
Frequenzen erzeugen. In anderen Worten erhöht sich die Auflösung des
fotolithographischen Prozesses, wenn sich die Wellenlänge der
Lichtquelle verkleinert, um es kleineren integrierten Schaltelementen
zu ermöglichen,
definiert zu werden. Der aktuelle Stand der Technik für fotolithographische
Lichtquellen erzeugt Licht im extremen Ultraviolett (EUV) oder bei
weichen Röntgenstrahlwellenlängen (13
bis 14 nm).
-
US 6,324,256 B ,
betitelt "Liquid
Sprays as a Target for a Laser-Plasma Extreme Ultraviolet Light Source", und dem Rechtsnachfolger
dieser Anmeldung übertragen,
offenbart eine Laserplasma-EUV-Strahlungsquelle für ein Fotolithographiesystem,
das eine Flüssigkeit
als das Targetmaterial, typischerweise Xenon, zum Erzeugen des Laserplasmas
verwendet. Ein Xenon-Targetmaterial stellt die gewünschten
EUV-Wellenlängen bereit,
und das sich ergebende verdampfte Xenongas ist chemisch inert und
einfach aus dem Quellvakuumsystem abgepumpt. Andere Flüssigkeiten
und Gase, wie beispielsweise Krypton und Argon, und Kombinationen von
Flüssigkeiten
und Gasen, sind ebenfalls als Lasertargetmaterial verfügbar, um
eine EUV-Strahlung zu erzeugen.
-
Die
EUV-Strahlungsquelle verwendet eine Quellendüse, welche einen Strom von
Targettröpfchen
erzeugt. Der Tröpfchenstrom
wird erzeugt durch Zwingen eines flüssigen Targetmaterials durch eine Öffnung (50
bis 100 μm
Durchmesser) und Stören
des Flusses durch Spannungspulse von einer Anregungsquelle, wie
beispielsweise einem piezoelektrischen Wandler, der an einem Düsenzufuhrrohr angebracht
ist. Typischerweise werden die Tröpfchen bei einer hohen Rate
(10 bis 100 kHz) an der Rayleigh'schen
Instabilitätsabrissfrequenz
eines kontinuierlichen Flussstroms erzeugt. Die Tröpfchen können von
der Düse
in ein Vakuum abgegeben werden, wo sich eine schnelle Verdampfung
und Abkühlung
der Tröpfchen
ergibt, oder sie können
in ein Puffergas bei geeignetem Druck und Temperatur eingespritzt
werden, um die Verdampfungsrate der Tröpfchen zu steuern.
-
Um
die EUV-Leistungs- und -Dosierungs-Steueranforderungen für die nächste Generation
kommerzieller Halbleiter zu erfüllen,
welche unter Verwendung einer EUV-Fotolithographie hergestellt werden,
muss die Laserstrahlquelle mit einer hohen Rate gepulst werden,
typischerweise 5 bis 10 kHz. Es wird daher notwendig, hochdichte
Tröpfchentargets
mit einer schnellen Wiederherstellung des Tröpfchenstroms zwischen Laserpulsen
zu liefern, so dass alle Laserpulse mit Targettröpfchen unter optimalen Bedingungen
wechselwirken. Dies benötigt
einen Tröpfchenerzeuger,
der Tröpfchen
innerhalb von 100 Mikrosekunden jedes Laserpulses erzeugt.
-
Tröpfchenerzeuger,
einschließlich
stromabwärts
differenziell gepumpter Hohlräume,
sind relativ massiv und verwenden viele Verbindungen für Kühlflüssigkeits-,
Vakuum- und elektrische
Leitungen. Daher machen es Gewichts- und Konfigurationsrandbedingungen
schwierig, den Tröpfchenerzeuger
zu positionieren und beschränken
folglich dessen Positionierungsantwortzeit ernsthaft. Ferner mag
die Ausrichtung des Tröpfchenerzeugers
relativ zum Zielort außerachsig
benötigt
werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Gemäß der Lehren
der vorliegenden Erfindung wird eine EUV-Strahlungsquelle offenbart,
die eine Führungs-
bzw. Steuerungsvorrichtung zum Führen
bzw. Steuern eines Tröpfchenstroms,
welcher von einem Tröpfchenerzeuger
erzeugt wird, zu einem Zielbereich verwendet. Der Tröpfchenerzeuger
richtet den Strom von Tröpfchen
in eine bestimmte Richtung, welche durch einen Positionssensor abgetastet
wird. Die erfasste Position des Tröpfchenstroms wird an ein Betätigungselement
gesendet, das die Ausrichtung der Steuerungsvorrichtung steuert.
Der Tröpfchenstrom
trifft auf die Steuerungsplatte und wird von dort in Richtung des
Zielbereichs abgelenkt.
-
Zusätzliche
Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen klar, die zusammen mit
den beigefügten
Zeichnungen aufgenommen werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Draufsicht auf eine EUV-Strahlungsquelle; und
-
2 ist
eine andere Aufsicht auf eine EUV-Strahlungsquelle, welche eine
Tröpfchenstrom-Steuerungsplatte
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet.
-
GENAUE DISKUSSION
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die
folgende Diskussion der Ausführungsformen
der Erfindung, die eine EUV-Strahlungsquelle betreffen, welche eine
Steuerungsplatte verwendet, ist lediglich beispielhafter Natur und
keineswegs dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder
Verwendungen zu beschränken.
-
1 ist
eine Aufsicht auf eine EUV-Strahlungsquelle 10 einschließlich einer
Düse 12 und
einer Laserstrahlquelle 14. Eine Flüssigkeit 16, wie beispielsweise
Xenon, fließt
aus einer geeigneten Quelle durch die Düse 12. Die Flüssigkeit 16 wird
unter Druck durch eine Ausgangsöffnung 20 der
Düse 12 gezwungen,
wo sie in einen Strom 26 von flüssigen Tröpfchen 22 gebildet
wird, der zu einem Zielort 34 gerichtet wird. Ein piezoelektrischer
Wandler 24, der sich an der Düse 12 befindet, stört den Fluss
der Flüssigkeit 16,
um die Tröpfchen 22 zu
erzeugen.
-
Ein
Laserstrahl 30 von der Quelle 14 wird durch Fokussieroptik 32 auf
das Tröpfchen
22 am Zielort 34 fokussiert, wo die Quelle 14 relativ
zur Rate der Tröpfchen 22 gepulst
wird, wenn diese den Zielort 34 erreichen. Die Hitze vom
Laserstrahl 30 verdampft das Tröpfchen 22 und erzeugt
ein Plasma, das eine EUV-Strahlung 36 abstrahlt. Die EUV-Strahlung 36 wird
durch eine Sammeloptik 38 gesammelt und wird auf die zu
bemusternde Schaltung gerichtet (nicht gezeigt). Die Sammeloptik 38 kann
jede geeignete Form für
die Zwecke des Sammelns und Richtens der Strahlung 36 aufweisen.
In diesem Entwurf breitet sich der Laserstrahl 30 durch
eine Öffnung 40 in der
Sammeloptik 38 aus, jedoch verwenden andere Entwürfe unterschiedliche
Entwürfe
von Sammeloptiken. Der Ablauf zum Erzeugen des Plasmas wird in einem
Vakuum durchgeführt.
-
Die
Ausrichtung bzw. Orientierung der Düse 12 relativ zum
Zielort 34 wird in der Strahlungsquelle 10 bereitgestellt,
so dass der Strom 26 von Tröpfchen 22 direkt auf
den Zielort 34 gerichtet wird. Jedoch ist es in praktischen
Systemen schwierig, die Düse 12 relativ
zur Sammeloptik 38 auszurichten, so dass die Tröpfchen 22 genau
auf den Zielort 34 gerichtet werden. Ferner bewirken Systembetriebsparameter manchmal,
dass die von der Düse 12 auszugebenden
Tröpfchen 22 entlang
etwas unterschiedlicher Pfade ausgegeben werden. Ferner ist in einigen
Entwürfen
die Orientierung der Düse
relativ zum Zielort spezifisch dazu ausgelegt, außerachsig
zu sein.
-
2 ist
eine Aufsicht auf eine EUV-Strahlungsquelle 50 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Quelle 50 umfasst eine Tröpfchenerzeugungseinheit 52,
der ein Targetmaterial, wie beispielsweise flüssiges Xenon, von einer Quelle 54 empfängt. Die
oben besprochene Düse 12 würde die
Art von Düse
sein, die innerhalb des Tröpfchenerzeugers 52 bereitgestellt
wird, um die Tröpfchen
zu erzeugen. Der Tröpfchenerzeuger 52 wird allgemein
gezeigt, weil seine bestimmte Ausbildung für die vorliegende Erfindung
nicht wichtig ist, und ist daher dazu vorgesehen, jeglichen Tröpfchenerzeuger
darzustellen, der für
die hierin beschriebenen Zwecke geeignet ist.
-
Weil
das Targetmaterial typischerweise bei Raumtemperatur und -druck
ein Gas ist, wird das Targetmaterial abgekühlt, beispielsweise durch flüssigen Stickstoff,
um es in den flüssigen
Zustand zu bringen. Ein Kühlmittel
von einer Kühlmittelquelle 56 wird
an den Tröpfchenerzeuger 52 angelegt,
um das Targetmaterial im Generator 52 in flüssigen Zustand zu
halten. Ferner wird der Tröpfchenerzeuger 52 in einem
Vakuum gehalten, um die Gase zu beschränken, die mit dem Tröpfchenbildungsablauf
wechselwirken könnten.
Eine Pumpe 60 ist mit einem Pumpenauslassanschluss 62 der
Erzeugungseinheit 52 verbunden, so dass Gase in der Erzeugungseinheit 52 entfernt
werden können.
-
Der
Tröpfchenerzeuger 52 erzeugt
einen Strom 66 von Tröpfchen 68.
Die Tröpfchen 68 weisen einen
vorbestimmten Abstand und Größe für den EUV-Strahlungserzeugungsablauf
auf, wie es vom Fachmann gut verstanden würde. Wie oben diskutiert, werden
die Tröpfchen 68 in
ein Vakuum ausgegeben, oder in eine Niedrigdruckkammer, wo die Tröpfchen 68 beginnen,
auf die gewünschte
Größe zu verdampfen,
zu kondensieren und einzufrieren.
-
In
diesem Beispiel wird der Strom 66 vom Tröpfchenerzeuger 52 außerachsig
relativ zum Quellzielort gerichtet. Um den Strom 66 umzulenken, so
dass er richtig relativ zum Zielort orientiert ist, ist erfindungsgemäß eine reflektierende
Steuerungsplatte 74 vorgesehen. Die Steuerungsplatte 74 kann jede
geeignete Reflexionsoberfläche
oder -vorrichtung sein, die bewirkt, dass die Tröpfchen 68 davon abgelenkt
werden. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Tröpfchen 68 die Steuerungsplatte 74 erreichen,
sind sie als ein Ergebnis ihrer niedrigen Temperatur und der Niedrigdruck-Quellenumgebung im
Wesentlichen gefroren, so dass die Tröpfchen 68 davon einfach
abprallen.
-
In
diesem Beispiel ist die Steuerungsplatte 74 so angeordnet,
dass der Strom 66 und die Tröpfchen 68 im Wesentlichen
unter 90° aus
ihrem ursprünglichen
Pfad abgelenkt werden. Der Strom 66 wird durch die Steuerungsplatte 74 umgerichtet,
so dass die Tröpfchen 68 durch
einen Zielort 76 laufen, wo ein Laserstrahl 78 das
Zieltröpfchen 68 trifft,
wenn es in den Zielort 76 eintritt. Ferner befindet sich
der Zielort 76 am Brennpunkt einer primären Sammeloptik 80.
-
Um
zu bestimmen, dass der Strom 66 zum Zielort 76 gerichtet
ist, befindet sich ein Positionssensor 84 an einem strategischen
Ort entlang des Stroms 66. Jede Art von Sensor, der in
der Lage ist, gefrorene Tröpfchen
zu erfassen und für
eine EUV-Strahlungsquelle
geeignet ist, kann verwendet werden. Der Sensor 84 sendet
ein elektrisches Signal auf der Leitung 86 zurück zum Betätigungselement 88 für die Steuerungsplatte,
welche die Ausrichtung einer Steuerungsplatte 74 so nachstellt,
dass die Richtung des Stroms 66 korrigiert wird. Daher
erfasst der Positionssensor 84, ob die Tröpfchen 68 sich
in der richtigen Linie relativ zum Zielort 76 befinden.
Obwohl nicht besonders gezeigt, verwenden bekannte EUV-Strahlungsquellen
Detektoren, welche bestimmen, ob die Tröpfchen 68 am gewünschten Ort
richtig verdampft werden. Daher würde das System eine Rückkopplung
umfassen, um sicherzustellen, dass die Tröpfchen 68 zum Zielort 76 gerichtet werden.
-
Die
Position des Sensors 84 ist gezeigt, nachdem der Strom 66 mittels
der Steuerungsplatte 74 abgelenkt worden ist. Jedoch geschieht
dies mittels eines nicht beschränkenden
Beispiels dahingehend, dass der Sensor 84 an jedem geeigneten
Ort entlang des Pfads des Stroms 66 angeordnet sein kann.
Beispielsweise kann der Sensor 84 zwischen dem Tröpfchenerzeuger 52 und
der Steuerungsplatte 74 angeordnet sein. Ferner können mehrfache
Steuerungsplatten und mehrfache Sensoren in anderen Entwürfen vorgesehen
werden.
-
Die
Steuerungsplatte 74 ist in 2 so gezeigt,
dass sie den Strom 66 von Tröpfchen 68 um 90° umlenkt.
In anderen Entwürfen
kann die Ausrichtung des Tröpfchenerzeugers 52 relativ
zur Primäroptik 80 eine
minimale Menge an Ablenkung des Stroms 66 bereitstellen,
um die richtige Ausrichtung bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung
ist dazu gedacht, sowohl geringfügige
als auch größere Richtungsänderungen
des Stroms 66 abzudecken, um eine Fehlausrichtung des Stroms 66 aus
jeglichem Grund zu korrigieren. Beispielsweise mögen der Tröpfchenerzeuger 52 und
die zuordnete Hardware so unhandlich sein, dass es schwierig ist,
sie richtig zum Laserstrahl 78 ausgerichtet zu bekommen.
Die Steuerungsplatte 74 kann dazu verwendet werden, kleinere
Anpassungen des Stroms 66 durchzuführen, um eine Feinabstimmung
bereitzustellen. Ferner kann, für
welchen Grund auch immer, die Richtung der Tröpfchen 68 vom Tröpfchenerzeuger 52 von
Zeit zu Zeit verändert
werden. Die Steuerungsplatte 74 kann auch dazu verwendet,
um die Richtung des Stroms 66 dauernd zu korrigieren, möglicherweise auf
einer Tröpfchen-zu-Tröpfchen-Basis.
-
Die
Steuerungsplatte 74 kann jede feste Oberfläche oder
Platte sein, die dazu geeignet ist, ein gefrorenes Material abzulenken.
Die Steuerungsplatte 74 kann klein und leichtgewichtig
sein, um ein hochfrequentes Führen
als auch ein Gleichstromausrichten zu ermöglichen. Weil die Tröpfchen 68 gefroren
sind, springen sie quasi-elastisch von der Steuerungsplatte 74 ab.
Befestigen der Steuerungsplatte 74 mit einem Kipp/Neigungs
("Tip/Tilt")-Betätigungselement
ermöglicht
eine volle Führungsflexibilität und verringert
die Ausrichtungsanforderungen bei Tröpfchenerzeugersystemen höherer Masse
erheblich.
-
Zusätzlich kann
eine Hochfrequenzversetzung der Steuerungsplatte 74 entlang
der Achse des einfallenden Stroms 66 dazu verwendet werden,
eine Veränderung
im Gesamtflugabstand einzuführen, welcher
bleibenden Schwankungen im Tröpfchenerzeuger 52 entgegenwirkt.
-
Das
Betätigungselement 88 kann
jedes hoch- oder niederfrequente Betätigungselement sein, das für die verschiedenen
EUV-Quellenanwendungen geeignet ist. Eine Hochfrequenzsteuerungsantwort
kann unter Verwendung eines Galvanometers, einer Stimmfeder, eines
piezoelektrisch angetriebenen Betätigungselements oder durch MEMS-Spiegel
erreicht werden. Das Betätigungselement 88 kann
jede geeignete kommerzielle Standardkomponente sein, wie eine solche,
die in herkömmlichen
optischen schnell geführten
Spiegeln verwendet wird. Beispiele solcher Vorrichtungen umfassen
Betätigungselemente,
die von Ball Aerospace, GSI Lumonics, Piezosystems und Applied MEMS
verfügbar
sind, sind aber nicht darauf beschränkt.
-
Die
obige Diskussion offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird aus einer solchen Diskussion
und aus den beigelegten Zeichnungen und Ansprüchen einfach erkennen, dass
verschiedene Veränderungen,
Modifikationen und Variationen daran durchgeführt werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert
ist.